(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211011246.X (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 胡春强　刘泽伟　杨妮丹　邓绍江　 蔡斌　 (74)专利代理 机构 重庆西南 华渝专利代理有限 公司 50270 专利代理师 陈香兰 (51)Int.Cl. G06F 9/48(2006.01) G06F 9/50(2006.01) G06F 15/167(2006.01) (54)发明名称 一种实时处理器系统可靠性最大化方法及 系统 (57)摘要 本发明提供了一种实时处理器系统可靠性 最大化方法及系统。 方法包括： S1， 构建待调度任 务集； S2， 基于时间约束、 实时剩余能耗预算、 实 时松弛时间和每个任务的最大可利用能量依次 为每个任务 分配最佳起始执行速度， 执行速度为 执行所述任务的处理器频率； 基于任务分配的最 佳起始执行速度回收能量和松弛时间； S3， 基于 待调度任务集中任务分配的最佳起始执行速度 计算系统的无 故障可靠性概率。 考虑了系统在能 耗和时间的约束前提下， 依次将处理器频率分配 给任务， 充分利用了任务提前完成后的剩余能量 和空闲时间， 使后续每个任务依据其最大可利用 能量分配到最佳起始执行速度， 从而使得系统整 体可靠性 最优。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115357360 A 2022.11.18 CN 115357360 A 1.一种实时处 理器系统可靠性 最大化方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1， 构建待调度任务 集， 所述待调度任务 集中的任务 顺序排列； 步骤S2， 基于时间约束、 实时剩余能耗预算、 实时松弛时间和每个任务的最大可利用能 量依次为每个任务分配最佳起始执行速度， 执行速度为执行所述任务的处理器频率； 基于 任务分配的最佳起始执 行速度回收能量和松弛时间； 步骤S3， 基于待调度任务集中任务分配的最佳起始执行速度计算系统的无故障可靠性 概率。 2.如权利要求1所述的实时处理器系统可靠性最大化方法， 其特征在于， 在第i个任务 分配最佳起始执 行速度后， 按照如下公式回收能量： Ebudget＝Ebudget'+limitEi‑AEi； 其中， Ebudget表示回收后的实时剩余能耗预算， Ebudget'表示回收前的实时剩余能耗预 算， limitEi表示第i个任务的最大可利用能量， AEi表示第i个任务在分配的最 佳起始执行速 度下实际执 行能耗； 和/或， 在第i个任务分配最佳起始执 行速度后， 按照如下公式回收实时松弛时间： Spn＝Spn'+(Di‑AETi)； 其中， Spn表示回收后的实 时松弛时间， Spn'表示回收前的实 时松弛时间， Di表示第i个任 务的截止完成时间， AETi表示第i个任务分配最佳起始执行速度后的实际执行消耗时间， 所 述i为任务索引， i 为正整数。 3.如权利要求1或2所述的实时处理器系统可靠性最大化方法， 其特征在于， 所述步骤 S2中， 对于第i个任务分配最佳起始执 行速度的过程包括： 若第i个任务的最大频率执行周期数小于等于实时松弛时间， 为第i个任务分配第一初 始执行速度， 若第i个任务的最大频率执行周期数大于实时松弛时间， 为第i个任务分配第 二初始执行速度； 第一初始执行速度基于任务的最大频率执行周期数和实时松弛时间计算 获得； 第二初始执 行速度为任务的最低执 行速度； 以第一初始执行速度或第 二初始执行速度为初始值不断迭代增大起始执行速度， 将满 足迭代条件的最大起始执行速度作为第i个任务的最佳起始执行速度， 所述迭代条件为第i 个任务在当前起始执 行速度下的能耗小于等于其 最大可利用能量； 所述i为任务索引， i 为正整数。 4.如权利要求3所述的实时处理器系统可靠性最大化方法， 所述第 一初始执行速度为： fl(i)_1＝WETi/Spn， 其中， WETi表示第i个任务的最大频率执 行周期数， Spn表示实时松弛时间。 5.如权利要求3所述的实时处理器系统可靠性最大化方法， 其特征在于， 第i个任务的 最低执行速度获取 过程为： 计算最佳节能频率 其中， m表示动态功耗索引值， m≠1， β 表示功耗系数， Cef表示有效开关电容系数； 若 则第i个任务的最低执行速度为fI(i)＝fe， 若 则第i个任务的最权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115357360 A 2低执行速度为 其中， WETi表示第i个任务的最大频率执行周期数； Di表示第i个 任务的截止 完成时间。 6.如权利要求3所述的实时处理器系统可靠性最大化方法， 其特征在于， 获取第i个任 务的最大 可利用能量 limitEi过程包括： 当i＝1时， 其中， 表示总能耗预算， n表示待调度任务集 中任务个数， Ei'(fI(i'))表示第i'个任务以最低执 行速度fI(i')执行的能耗； 当i≥2时， 其中， 表示第i个任务之前的任务 完全执行所消耗的最大能量， E(pn,j)表示第j个任务完全执 行所消耗的最大能量； 若第i个任务的最大频率执行周期数小于等于实时松弛时间， 则第i个任务之前的任务 分配了故障恢复时间， 若第i个任务的最大频率执行周期数大于实时松弛时间， 则第i个任务之前的任务没有 分配故障恢复时间， E(pn,j)＝(Pind(j)+Ceffj3)·WETj/fj； 其中， Pind(j)表示第j个任务的频率无关动态功耗， Cef表示有效开关电容系数， fj表示第 j个任务分配的最佳起始执行速度， WETj表示第j个任务的最 大频率执行周期数， SETj表示第 j个任务已分配的起始执行时间； 表示第j个任务频率相关动态功 耗， λ(fj)表示第j 个任 务在执行过程中的瞬态故障发生率， λ0表示最大处理器频下的平均故障 率， d表示故障率对电压和频率缩放的敏感性的测量常数， fmin表示最小处理器频率。 7.如权利要求1或2或4或5或6所述的实时处理器系统可靠性最大化方法， 其特征在于， 在所述步骤S3中， 系统的无故障可靠性 率为： 其中， Ri(fi)表示第i个任务分配最佳起始执行速度fi后的无故障执行概 率， 表示第i个任务在最大处理器频率下的无 故障执行概率； SETi表示第i个任务分配的起始执行时间； λ(fi)表示第i个任务在执行过程 中的瞬态故障发生率， λ0表示最大处理器 频下的平均故障率， d表示故障率 对电压和频率缩放的敏感性的测量常数， fmin表示最小处理器频率。 8.如权利要求7所述的实时处理器系统可靠性最大化方法， 其特征在于， 所述待调度任 务集存储于任务 公共链表中， 待调 度任务集中任务按照最大频率执行周期数从小到大的顺 序排列。 9.如权利要求1或2或4或5或6或8所述的实时处理器系统可靠性最大化方法， 其特征在 于， 还包括如下步骤： 将任务集中任务分配的最佳起始执行速度和系统的无故障可靠性概率上链保存在区 块链中。 10.一种实时处理器系统， 其特征在于， 包括至少两个处理器， 按照权利要求1 ‑9之一所 述的实时处理器系统可靠性最大化方法为处理器分配最佳起始执行速度和获取系统的无权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115357360 A 3