高功耗、高發(fā)熱量一直是計算機系統(tǒng)處理器設(shè)計的瓶頸問題。而嵌入式系統(tǒng)因其自身應(yīng)用特點,對系統(tǒng)性能和功耗有更嚴(yán)格的要求。因此,低功耗技術(shù)研究對于嵌入式系統(tǒng)的研究和開發(fā)具有至關(guān)重要的影響。尤其近年,隨多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用而帶來的迅速增多的軟實時系統(tǒng)特性需求,以及多核處理器技術(shù)的迅速發(fā)展都為低功耗問題的研究提供了一種新的有效途徑。本文正是以低功耗的軟實時嵌入式數(shù)字媒體系統(tǒng)的研制為基礎(chǔ),深入研究了適用于軟實時多核嵌入式系統(tǒng)的低功耗算法的設(shè)計、實現(xiàn)和應(yīng)用。 文中首先給出了低功耗的軟實時嵌入式數(shù)字媒體系統(tǒng)的總體架構(gòu)、空間分布圖和功能劃分,并詳細(xì)分析了各個子系統(tǒng)的組成框架及功能。然后,重點以該數(shù)字媒體系統(tǒng)中的嵌入式分布子服務(wù)器這個軟實時的嵌入式多核處理器系統(tǒng)作為研究的應(yīng)用對象,分別從其操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層進行低功耗技術(shù)的探討。 在操作系統(tǒng)層,考慮到現(xiàn)有VAP_M算法雖然能夠給出最優(yōu)解但其研究環(huán)境過于理想化的特點,考慮各個處理器間通訊代價,提出了改進的用于解決VAP(Voltage Assignment with Probability)問題的靜態(tài)低功耗算法(VAP_SA,VoltageAssignment with Probability_StAttc);受用(m,k)-firm約束解決低功耗問題的在線貪婪調(diào)度模型的啟發(fā),結(jié)合改進的靜態(tài)低功耗算法,提出了解決VAP問題的在線實時調(diào)整電壓的動態(tài)低功耗算法(VAP_DY,Voltage Assignment with Probability_DYnamic)。理論分析和仿真實驗表明,與現(xiàn)有低功耗算法相比較,改進的靜態(tài)算法和提出的動態(tài)算法能夠充分利用任務(wù)執(zhí)行時間的不確定性,在保證系統(tǒng)實時性和任務(wù)完成率的前提下適時降低電壓,有效降低系統(tǒng)的功耗。 在應(yīng)用層,結(jié)合如今視頻信息等流媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得對非TCP流的發(fā)送速率進行控制以保證網(wǎng)絡(luò)性能變得十分必要的現(xiàn)狀,改進了現(xiàn)有的TCP Reno吞吐率模型,并應(yīng)用改進的TCP Reno吞吐率模型,結(jié)合動態(tài)電壓調(diào)整技術(shù)和現(xiàn)有的TCP友好算法,給出新提出的動態(tài)低功耗算法在軟實時多媒體系統(tǒng)的應(yīng)用方案—改進的低功耗TCP友好算法(LPTF,Low-Power TCP-Friendly algorithm),以滿足軟實時嵌入式數(shù)字媒體系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)性能的要求,實現(xiàn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前性能適時降低功耗的目的。實驗分析表明改進的模型能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的吞吐率,并且新提出的低功耗的TCP友好算法能夠在保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)那疤嵯掠行Ы档拖到y(tǒng)功耗。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TP368.11
【部分圖文】：

論文圖3一2低功耗的軟實時嵌入式數(shù)字媒體系統(tǒng)空間連接圖3.3子系統(tǒng)功能介紹1.信息采集子系統(tǒng)信息采集子系統(tǒng)主要有網(wǎng)絡(luò)攝像頭等監(jiān)控設(shè)備組成，其主要功能即按用戶的要求收集視頻信息。采用目前較先進的網(wǎng)絡(luò)攝像頭或USB接口的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，通過接入恤emet或USB接口與嵌入式分布子服務(wù)器相連。較先進的網(wǎng)絡(luò)攝像頭應(yīng)用層控制可以直接使用httP協(xié)議，很好的兼容了當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。用戶可以通過發(fā)送httP請求完成控制攝像頭的轉(zhuǎn)動、截圖、改變傳送圖像精度等一系列動作。2.信息集成子系統(tǒng)信息集成子系統(tǒng)主要由一個或多個嵌入式分布子服務(wù)器組成，其主要功能就是對網(wǎng)絡(luò)攝像頭等監(jiān)控設(shè)備傳送過來的視頻信息進行處理、集成，例如，進行圖像的JPEG壓縮、組裝數(shù)據(jù)包、解析請求包等，并將有效信息發(fā)送給信息管理子系統(tǒng)。信息集成子系統(tǒng)在整個系統(tǒng)中起著連接嵌入式中心服務(wù)器和監(jiān)控終端、進行數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)發(fā)的關(guān)鍵作用。因此，嵌入式分布子服務(wù)器的性能尤為重要，要采用目前較先進的多核微處理器，以加快信息的處理速度�？紤]到監(jiān)控終端在短期內(nèi)發(fā)送過來的視頻信息并不總是有效的，例如，監(jiān)控現(xiàn)場在一段時間內(nèi)沒有任何變化，則監(jiān)控終端采集的視頻信息是相同的，這時，嵌入式分布子服務(wù)器就沒有必要再對重復(fù)的信息進行相同的處理，做無用功，也沒有必要讓CPU全速運轉(zhuǎn)，造成不必要的功耗浪費。因此，有必要采用一些低功耗技術(shù)對嵌入式分布子服務(wù)器進行功耗管理，這也正體現(xiàn)了本系統(tǒng)的低功耗性。l6

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本文編號：2830589