基于反饋控制的信息物理系統(tǒng)資源分配與調度機制.pdf

1、由于和物理環(huán)境緊密交互，信息物理系統(tǒng)的實時性、準確性等性能不可避免的受到工作環(huán)境的影響，傳統(tǒng)的靜態(tài)資源分配策略難以滿足系統(tǒng)的性能要求。同時，信息物理系統(tǒng)通常由電池供電，在資源調度和分配時必須考慮其對能耗優(yōu)化的影響。為了滿足物理環(huán)境動態(tài)變化的要求，本文采取了基于反饋控制理論的自適應系統(tǒng)資源分配和調度策略，在動態(tài)滿足系統(tǒng)實時性能要求的同時實現(xiàn)了系統(tǒng)的能耗最優(yōu)，主要工作包括：
　　1、提出了一種系統(tǒng)級的能耗優(yōu)化任務調度機制。首先分析了傳

2、統(tǒng)利用CPU的DVFS協(xié)議以及射頻通信休眠調度來減少耗能。其次，研究了任務負載的調度策略和計算/通信子系統(tǒng)分別對于能耗優(yōu)化的影響。最后提出一種以系統(tǒng)壽命最大化為目標的任務調度和工作模式分配機制。仿真實驗的結果表明，任務調度與分配算法在無線嵌入式網(wǎng)絡系統(tǒng)的能耗和壽命表現(xiàn)上優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。
　　2、提出了一種自適應的模式分配機制。首先分析了信息物理系統(tǒng)的性能表現(xiàn)受到各種環(huán)境因素包括環(huán)境噪音和物理環(huán)境的動態(tài)變化等的影響。其次，研究了反饋

3、控制調度策略，該策略控制任務載入速率可以滿足點到點的任務截止時間約束。最后，提出基于反饋控制的調度機制，在滿足系統(tǒng)實時性要求的同時，最優(yōu)化系統(tǒng)的能量消耗。理論分析、仿真實驗的結果都表明，所提出的調度方法能實現(xiàn)預期的設計目的。
　　3、提出了一種全新的CPU運行模式分配算法。該反饋控制機制對于任務的速率控制有著更精確的表現(xiàn)。理論分析和實驗結果表明，該機制可以實現(xiàn)較好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和收斂性。且在實時性能的表現(xiàn)上，優(yōu)于現(xiàn)有的調度分配策略；