DETI – Universidade de Aveiro Sistemas de Tempo Real "Real-time e voltage-scaling: um namoro conturbado!" Hugo Matos 27860 Ricardo Simões 27731 18 de janeiro de 2019

Hugo Matos e Ricardo Simões Tópicos Introdução Mecanismos de poupança de energia Resultados (Pillai and Shin) dos vários algoritmos apresentados Conclusões Referências 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Hugo Matos e Ricardo Simões Introdução Problema: Sistemas embedded de tempo real (i.e. telemóveis, PDA’s…) têm-se tornado cada vez mais sofisticados em relação ao seu poder de processamento. Assim, a grande limitação destes equipamentos prende-se com o tempo de vida das baterias. Assim sendo restam duas opções: Usar baterias grandes Ou gerir a energia de uma forma mais eficiente Como o aumento físico da bateria nem sempre é possível ou desejável, as técnicas de gestão de energia que levem a um menor consumo tornam-se um importante requisito de projecto para esses sistemas. 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Dynamic Voltage Scaling (DVS) Dynamic Voltage Scaling (DVS) é uma técnica de exploração das características de hardware do processador, de modo a reduzir a dissipação de energia. Diminuindo a voltagem fornecida Diminuindo a frequência de operação do processador No entanto: Para muitas aplicações em sistemas embedded de tempo real, operar a uma frequência variável, interfere com os mecanismos de garantia das suas deadlines. Neste contexto, o DVS, apesar da sua crescente importância, ainda é pouco desenvolvido. 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Dynamic Voltage Scaling (DVS) É necessário fornecer garantias de tempo real, e para isso, o DVS deve considerar as deadlines e a periodicidade das tarefas de tempo real. Solução?? Integração deste mecanismo em algoritmos de escalonamento de tempo real, nomeadamente Rate Monotonic (RM) e Earliest-Deadline First (EDF). Escalonamento RM → é estático e atribui a maior prioridade à tarefa com menor período. Escalonamento EDF → é dinâmico e atribui a maior prioridade à tarefa com a deadline mais próxima. 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Dynamic Voltage Scaling (DVS) Execução de tarefa sem utilização de DVS Execução de tarefa com utilização de DVS 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Static Voltage Scaling Mecanismo que permite ao scheduler (RM ou EDF) atender todas as tarefas dentro dos deadlines usando a menor frequência possível de operação. A determinação de frequência será feita: Estaticamente Com base no Worst Case Execution Time (WCET) de todas as tarefas A frequência apenas será alterada quando for alterado o set das tarefas. 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Static Voltage Scaling 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Cycle Conserving Schedulers Mecanismo que permite ao scheduler (RM ou EDF) atender todas as tarefas dentro dos deadlines usando a frequência menor possível de operação. A determinação de frequência será feita: Inicialmente com base no WCET Após o 1º cálculo, dinamicamente Á medida que as tarefas são executadas num tempo inferior ao WCET, o scheduler recalcula a frequência de execução, com base no número de ciclos de tempo que não foram usados nas execuções das tarefas 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Cycle Conserving Schedulers Exemplo de cycle-conserving RM 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Resultados (Pillai and Shin) Analise dos diferentes schedulers, comparando a energia consumida ao longo do tempo. 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Hugo Matos e Ricardo Simões Conclusões Com base nos gráficos apresentados anteriormente, conclui-se que o static RM consome substancialmente mais energia do que os outros algoritmos, para o mesmo intervalo de tempo. Verifica-se então, que é possível, utilizando o DVS em conjunto com os algoritmos de escolonamento de tempo real, garantir os requisitos temporais das tarefas de tempo real e simultaneamente diminuir o consumo de energia. 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR

Hugo Matos e Ricardo Simões Referências http://www.cs.bham.ac.uk/~dxp/prism/casestudies/voltage.php http://sosp.org/2001/papers/pillai.pdf http://www.sbc.org.br/bibliotecadigital/download.php?paper=155 http://www.cin.ufpe.br/selecpos/data/Paulo%20Romero%20Martins%20Maciel_120.doc 18-01-2019 Hugo Matos e Ricardo Simões STR