دانلود پایان نامه مهندسی کامپیوتر:زمانبندی وظایف در سیستم­ های تعبیه­ شده بی­­ درنگ برداشت گر انرژی با هدف کاهش نرخ خطای سررسید و افزایش کارایی انرژی مصرفی

دانشگاه صنعتی اصفهان

 

دانشکده برق و کامپیوتر

 

زمانبندی وظایف در سیستم­ های تعبیه­ شده بی­­ درنگ برداشت گر انرژی با هدف کاهش نرخ خطای سررسید و افزایش کارایی انرژی مصرفی

 

 

پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی کامپیوتر- معماری کامپیوتر

 

استاد راهنما

دکتر محمد علی منتظری

 

1394

نام نگارنده و استاد راهنما داخل فایل اصلی موجود است

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                                              صفحه

فهرست مطالب ……………………………………………………………………………………………………………………………………………هشت

چکیده. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….1

فصل اول: توصیف مسئله

1-1 مقدمه. 2

1-2  ساختار پایان نامه. 4

فصل دوم : مفاهیم اولیه

2-1  مقدمه. 6

2-2 سیستمهای تعبیه شده. 6

2-3  سیستم بی درنگ….. 8

2-4  زمانبندی وظایف…. 9

2-4-1  انواع زمانبندی.. 9

2-5  تعاریف اولیه. 10

2-6  الگوریتمهای زمانبندی اولیه. 12

2-6-1  الگوریتم زمانبندی نزدیکترین سررسید اول (EDF). 12

2-6-2  الگوریتم زمانبندی نرخ یکنواخت (RMS). 13

2-7  برداشت انرژی محیطی.. 14

2-7-1  اجزای سیستم تعبیه شده مبتنی بر برداشت انرژی.. 15

2-7-2  انواع سیستم برداشتگر انرژی.. 16

2-8  مدیریت توان در سیستمهای تعبیه شده. 19

2-9  نتیجه گیری.. 20

فصل سوم : بررسی منابع و کارهای انجام شده

3-1 مقدمه. 21

3-2  الگوریتمهای زمانبندی سیستم تعبیه شده بدون برداشتگر انرژی.. 22

3-2-1  الگوریتم زمانبندی MILP وLEDF.. 23

3-3  عوامل مشترک در زمانبندی سیستمهای بیدرنگ برداشتگر انرژی.. 24

3-4  الگوریتمهای زمانبندی سیستم تعبیه شده مبتنی بر برداشتگر انرژی.. 25

3-4-1 روش زمانبندی LSA… 25

3-4-2  روش زمانبندی EA-DVFS.. 30

3-4-3  روش  زمانبندی AS-DVFS.. 33

3-4-4  روش زمانبندی LM-APM…. 35

3-4-5  روش زمانبندی HA-DVFS.. 41

3-4-6   الگوریتم انتخاب فرکانس باتوجه به وضعیت سیستم.. 48

3-5  نتیجه گیری.. 54

فصل چهارم : الگوریتم پیشنهادی

4-1 مقدمه. 55

4-2  ذخیره ساز انرژی.. 56

4-2-1  مزایای ابرخازن در برابر باطری با قابلیت شارژ مجدد. 56

4-2-2  معایب ابرخازن در برابر باطری با قابلیت شارژ مجدد. 57

4-3  مدل سیستم.. 61

4-3-1  مدل برداشتگر انرژی.. 61

4-3-2  مدل پردازنده. 61

4-3-3  مدل ذخیره ساز انرژی.. 62

4-3-4  مدل وظیفه. 63

4-4  الگوریتم زمانبندی بیدرنگ….. 63

4-4-1  انتخاب بازه زمانی.. 65

4-4-2  محاسبه انرژی مورد نیاز برای اجرای وظایف موجود در بازه. 65

نه

4-4-3  محاسبه موجودیت انرژی.. 66

4-5  نتیجه گیری.. 74

فصل پنجم : شبیه سازی و نتیجه گیری

5-1 مقدمه. 75

5-2 تنظیمات اولیه. 75

5-3  مقایسه نرخ خطای سررسید.. 78

5-4  کمترین ظرفیت ذخیره سازی برای داشتن نرخ خطای سررسید صفر. 85

5-5  سودمندی انرژی.. 87

5-6  نرخ خطای سررسید در حالت عدم وجود واحد ذخیره ساز انرژی.. 89

5-7 : بررسی سربار زمانبندی.. 89

5-8  نتیجه گیری.. 90

5-9  پیشنهادات… 91

مراجع. 92

 

فهرست شکل­ها

 

شکل 1-1 : نمودار مشخصات یک وظیفه. 11

شکل 2-1 : نوع اول سیستم برداشتگر انرژی.. 16

شکل3-1 : منحنی توان در روش LSA… 26

شکل 3-2 : مدل سیستم روش LM-APM… 36

شکل 3-3 :  شبه کد الگوریتم HA_DVFS قسمت تنظیم بارکاری پردازنده و انتخاب پویای ولتاژ و فرکانس…. 44

شکل 3-4 : زمانبندی دو وظیفه. 45

شکل 3-5 : شبه کد الگوریتم بهره وری از انرژی سرریز شده. 46

شکل 4-1 : اتصال دو باطری برای جداسازی فازهای شارژ و دشارژ. 59

شکل 4-2: مدل سیستم پیشنهادی.. 61

شکل 4-3: محاسبه dl در حالت Edemand = EH(tc , Dmax) + ES(tc). 68

شکل 4-4 : شبه کد الگوریتم پیشنهادی.. 73

شکل 5-1 : نمودار توان برداشت PH(t). 76

شکل 5-2 : مقایسه نرخ خطای سررسید الگوریتم پیشنهادی با سایر الگوریتم ها 79

شکل 5-3 نمودار خطی تغییرات نرخ خطای سررسید الگوریتم ها در مقادیر متفاوت بهره وری.. 80

شکل 5-4 :  4 نمونه گیری از انرژی خورشیدی.. 80

شکل 5-5 : مقایسه نرخ خطای سررسید برای 5000 مجموعه وظیفه. 81

شکل 5-6 : مقایسه نرخ خطای الگوریتم ها در مقادیر مختلف ظرفیت باطری و بهره وری.. 83

شکل 5-7 : مقایسه نرخ خطای سررسید در حالت ذخیره ساز دوگانه و باطری.. 84

شکل 5-8 : مقایسه نرخ خطای سررسید در مقادیر مختلف ذخیره سازی باطری و ابرخازن.. 85

شکل 5-9 : مقایسه حداقل ظرفیت واحد ذخیره سازی برای داشتن خطای سررسید صفر. 86

شکل 5-10: نمودار کارایی انرژی در مقادیر مختلف بهره وری.. 88

شکل 5-11 : مقایسه نرخ خطای سررسید در دو حالت صحت و حذف واحد ذخیره ساز انرژی.. 89

 

 

فهرست جدول­ها

 

جدول 4-1 : مقایسه باطری و ابرخازن.. 58

جدول 4-2 : حالات کاری باطری های شکل4-1. 59

جدول 5-1 : مشخصات پردازنده XScale اینتل.. 76

جدول 5-2: نرخ خطای سررسید الگوریتم HA-DVFS براساس شکل 5-4. 80

جدول 5-3 : محاسبه سربار زمانبندی الگوریتم ها 90

 

فصل اول

فصل اول: توصیف مسئله

1-1 مقدمه

در سالهای اخیر با رشد و توسعه کامپیوترها در همه جنبه­های زندگی بشر و افزایش نیازهای روزمره و گسترش برنامه‌های کاربردی[1]، نیاز به طراحی و توسعه سیستم­های تعبیه­شده[2] بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. سیستم‌های تعبیه‌شده، ابزارهای محاسباتی هستند که درون بخش عظیمی از محصولات و کاربردهای روزمره جاسازی شده­اند. سیستم­های پردازش اطلاعات در تجهیزات ارتباط از راه دور، سیستم­های حمل و نقل، تلفن همراه، اسباب بازی، دوربین و… مثال­هایی از سیستم‌های تعبیه‌شده می­باشند. این سیستم­ها به دلیل خاص­منظوره بودن، جایگزین تجاری مناسب و ماندنی برای کامپیوترها و یا ابزارهای همه منظوره نیستند. همانطورکه برنامه‌های کاربردی بصورت تصاعدی پیچیده می­شوند با پیچیدگی ابزارهای محاسباتی تعبیه‌شده نیز مواجه می‌شویم. اکثر این سیستم­ها دارای محدودیت­های زمانی بوده و نیازمند اجرای وظایف[3] در بازه زمانی خاص می­باشند بنابراین وجود یک زمانبند[4] مناسب برای سیستم­های بی­درنگ[5] تعبیه شده، امری ضروری است. الگوریتم زمانبندی مناسب، یکی از قسمت­های مهم سیستم­های بی­درنگ می­باشد تا بتواند منابع مورد نیاز وظایف را در زمان مناسب در اختیار آن­ها قرار داده و وظایف بتوانند در زمان مناسب اجرا شوند. علاوه­ براین، محیط­های کاری این سیستم­ها، ضرورت استفاده از منبع انرژی مناسب را برای کاربردهای بی­درنگ ایجاب می­کند بنابراین در کنار محدودیت زمانی بحث مدیریت انرژی[6] و منبع انرژی نیز بسیار حائز اهمیت است. اغلب سیستم­های تعبیه شده، مبتنی بر باطری هستند و طول عمر این سیستم­ها نیز وابسته به طول عمر باطری می­باشد بنابراین در بسیاری از مواقع که منبع انرژی دائمی در دسترس نیست استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی[7] می­تواند مورد توجه قرار گیرد. بنابراین یکی از راهکارهای موجود پیش پای طراحان سیستم­های تعبیه­شده بی­درنگ، استفاده از منابع انرژی محیطی و برداشتگرهای انرژی[8] است. این منابع می­توانند شامل انرژی خورشیدی، حرارتی و شیمیایی باشند و یا حتی انرژی جنبشی حاصل از امواج دریا و یا حرکت دست و پای انسان و سایر موجودات زنده نیز می­تواند بعنوان منبع انرژی در اختیار سیستم­های تعبیه­شده قرار گیرد. در این سیستم­ها برخلاف سیستم­های مبتنی بر باطری سنتی که سیستم، بعد از اتمام انرژی موجود در باطری، دیگر قادر به ادامه عملیات خود نیست، می­توانند با استفاده از باطری با قابلیت شارژ مجدد[9]، انرژی را از محیط پیرامون خود دریافت کرده و در باطری و یا سایر ذخیره­سازهای انرژی همچون خازن، ذخیره و در اختیار سیستم قرار دهند. از جمله سیستم­های تعبیه­شده ­بی­درنگ که استفاده از انرژی محیطی می­تواند نقش بسیار مهمی در جهت افزایش کارایی این سیستم­ها داشته باشد عبارتند از : دستگاههای خودپرداز، سیستم­های تعبیه­شده موجود در اتوموبیل­ها (سیستم ضد قفل و دزدگیر و …)، سیستم­های تعبیه­شده موجود در اتاق عمل و موارد پزشکی، شبکه­های حسگر ، سیستم­های کنترل از راه دور و ربات­ها خصوصا ربات­های مین­یاب و امداد و نجات و … که در همه این موارد اجرای به موقع و صحیح عملیات سیستم بسیار مهم می­باشد. بنابراین طول عمر، پیوستگی عملیات و کارایی این سیستم­ها بسیار حائز اهمیت است که استفاده از تکنیک برداشت انرژی محیطی درجهت بهبود موارد گفته شده می­تواند نقش موثری  داشته باشد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *