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1、秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名：望日期丝! ! ：墨! 乡 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论
2、文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 本人签名：生 导师签 日期丝坠! 笙 I 一一 1 1 1 1 1 嗍1 1 1 1 1 州 6 5 7 0 5 。系统重构即是 在系统出现软件或硬件故障时，通过在线地增加、移出任务或修改任务的参数去 改变系统性能，进而排除系统故障。在系统重构的同时，有可能会增加系统的能 耗，或违反系统的一些实时约束条件。为此，本文提出了一个软件架构，
3、在此架 构的基础上构建了一个智能的代理软件。该软件可以用来检测所有的动态重构方 案。本代理软件在检测的同时，可以为用户提供三种有效的解决方案来实现系统 的低能耗要求。第一种方案是修改任务的周期和死线，第二种方案是修改任务的 最差执行时间，第三种方案是将一些任务移出处理器。用户可以根据自己的实际 情况从中选择一种方法对系统进行重构来实现系统的低能耗，缓解电池容量有限 所造成的不便。 关键词：嵌入式重构低能耗实时调度基于代理的软件架构 u r a t i o n so fr e a l t i m e a d d i t i o n ，r e m o v a lo r u p d a t eo f
4、t a s k si U o r d e rt os a v et h ew h o l es y s t e ma tt h eo c c u r r e n c eo f h a r d w a r e s o f t w a r ef a u l t s ，o ra l s ot oi m p r o v ei t sp e r f o r m a n c ea tr u n - t i m e W h e n s u c has c e n a r i oi s a p p l i e d ，t h ee n e r g yc o n s u m p t i o nc a nb ei
5、n c r e a s e do rs o m e r e a l - t i m ec o n s t r a i n t sc a nb ev i o l a t e d A na g e n t b a s e da r c h i t e c t u r ew a sd e f i n e d w h e r ea n i n t e l l i g e n t s o f t w a r e a g e n t i s p r o p o s e d t oc h e c ke a c h d y n a m i c r e c o n f i g u r a t i o ns c
6、e n a r i oa n dt os u g g e s tf o ru s e r su s e f u lt e c h n i c a ls o l u t i o n st h a t m i n i m i z et h ee n e r g yc o n s u m p t i o n I tp r o p o s e sf i r s to fa l lt om o d i f yp e r i o d s ，o rt o r e d u c ee x e c u t i o nt i m e so ft a s k so rf i n a l l yt or e m o v
7、 es o m eo ft h e m U s e r ss h o u l d c h o o s eo n eo ft h e s es o l u t i o n si no r d e rt og u a r a n t e eal o wp o w e rc o n s u m p t i o n s a t i s f y i n gl i m i t a t i o n si nc a p a c i t i e so f u s e db a t t e r i e s W ed e v e l o p e da n dt e s t e dat o o l s u p p o
8、 r t i n ga l lt h e s es e r v i c e st ob ee v a l u a t e di nt h er e s e a r c hw o r l L K e y w o r d s ：E m b e d d e dS y s t e mR e c o n f i g u r a t i o n L o wP o w e r R e a l - T i m eS c h e d u l i n g A g e n t - b a s e dA r c h i t e c t u r e ：L 1 ：! Z I 第二章研究现状7 2 1 嵌入式实时系统的重构
9、7 2 2 实时调度7 2 3 低能耗调度8 第三章实时调度相关基础理论1 3 3 1 基本概念1 3 3 2 速率单调调度算法相关理论1 4 3 3 最早死线优先相关理论。1 8 第四章嵌入式实时系统的能耗2 1 4 1 处理器能耗组成2 1 4 2 能耗与处理器利用率之间的关系2 3 第五章基于代理的嵌入式实时系统低麓耗重构架构2 5 5 1 系统重构2 5 5 2 修改任务的周期和死线。2 6 5 3 修改任务的最差执行时间2 8 5 4 移出任务2 8 第六章实验研究3 3 6 1 重构代理的应用3 3 6 2 仿真研究。4 1 6 3 实验结果分析4 4 第七章结论与展望4 7 7
10、1 结论。4 7 7 2 展望4 7 致j 射4 9 参考文献s 1 在读期间研究成果5 5 I i l 寸录5 7 附录A 5 7 附录B 。6 7 附录C 。7 3 附录D 8 1 1 1 研究背景与意义 目前，由于科技的飞速发展，人们越来越依赖于现代化科技所提供的高效便 捷的生活方式。在科技给人类的生产、生活、交通、通信带来巨大的便利的同时， 也加剧了能量的消耗。有数据表明，在近来的五十多年中，工业领域所消耗的能 量比过去增加了两倍还多，并且仍在增长之中【1 1 。从全世界范围来看，消耗在工业 领域内的能量占到了全球能耗总量的一半以上。 能源的大量消耗，大大增加了二氧化碳的排放量，加剧了
11、全球的温室效应， 使地球持续变暖。为了缓解气候变化对人类生活造成的影响，世界各国都在致力 于控制或降低二氧化碳排放量。低碳生活已渐渐走进千家万户，并同时在各行各 业中展开了广泛而深入的研究与实践活动。 节约能源是世界各国的共识，也是世界各国人民的共同心愿，解决能源问题 刻不容缓。为了保持生态平衡和可持续发展，保护地球的生态环境，工业领域低 能耗的研究势在必行。 嵌入式实时系统是以计算机技术为基础，以应用为中心，软硬件可以自由裁 剪，且能很好地适应于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计 算机系统。随着科技的发展，不同的可移动电子设备及其他嵌入式实时系统层出 不穷，嵌入式实时系统已经
12、渗透到社会生活的各个角落。 在工业领域中，嵌入式实时系统已经广泛应用于汽车、化工、国防、航空、 控制等方方面面。在金融、交通、餐饮、网上购物、以及其他的服务行业当中， 电子消费也已经成为现在生活的重要组成部分。在人们日常生活当中，嵌入式实 时系统也发挥了巨大的作用。掌上电脑、手机、M P 3 等等家用电器的日益普及， 使得嵌入式实时系统成为人们日常沟通、学习、工作、生活所不可或缺的一部分。 随着计算机工业的发展和人们生活质量的提高，人们对嵌入式系统的实时性、 可靠性等性能要求越来越高，嵌入式实时系统处理的任务越来越复杂，系统的处 理能力也越来越强。为了维持嵌入式实时系统的正常工作，由电池来提供
13、能源的 便携的电子产品以及一些应用在工业控制当中的嵌入式实时系统对于电池容量提 出了更高的要求。因而，在嵌入式实时系统广泛应用的同时，有限的电池容量已 经成为影响人们生活质量，限制工业生产能力的一大瓶颈。 为此，在节约能源、低碳生活的大背景下，进行嵌入式实时系统的低能耗研 究，提出一套行之有效的既能降低能耗、又能保证系统正常运行的方法迫在眉睫， 这也是很有实际意义的。 嵌入式实时系统的低能耗研究 低能耗研究是当今工业界的研究热点。低能耗是指尽可能地降低系统的能耗， 进而延长电池的使用时间。嵌入式实时系统的低能耗不仅可以保证系统长时间稳 定运行，又可以节约能量，减少二氧化碳的排放量，缓解环境压力。因此，能否 保证实时系统长时间低能耗运行已经成为评价嵌入式实时系统优劣的一项重要标 准。在嵌入式实时系统的研究开发过程中，必须要有一套行之有效的方案
