Arquitectura de control multifrecuencia para el ajuste dinámico del consumo de energía en tareas de tiempo real | Multirate control architecture for dynamic adjustment of energy consumption in real-time tasks

Resumen

El trabajo se orienta al manejo de energía en procesadores con escalado de voltaje/frecuencia dinámico, aprovechando el tiempo ocioso dinámico (TOD) ocasionado por la variabilidad de los tiempos de cómputo de la tarea de control de tiempo real i en el período de activación k (Ci,k), críticas periódicas, por medio, de una arquitectura de un planificador realimentado multifrecuencia con ahorro de energía. Se caracteriza a cada tarea como un control local, tomando como referencia el factor de carga del procesador (UT), a diferentes periodos, incorporando técnicas de control multifrecuencia, y de manipulación del TOD, como los asociados al Ci,k en el peor caso o WCET y a la actualización del UT. Se toma un conjunto de tareas para pruebas comparativas, un procesador base con rango de frecuencias de 150 MHz a 1.000 MHz, variando el porcentaje de los Ci,k consumidos y el UT, distribuyendo la velocidad a cada tarea globalmente, con operadores de extensión y salto, dando un ahorro de energía del 10% al 55,30%. Así mismo, localmente, se logra con operadores salto y mantenimiento un ahorro del 20,74% al 61,04%. Se concluye que el sistema se adapta a las restricciones de variabilidad de los Ci,k, característica dinámica de las tareas de tiempo real. La distribución de los TOD debido al UT y WCET es operada naturalmente por el lazo realimentado. Este aporte promociona el desarrollo y uso de tecnologías para la sustentabilidad.

Palabras clave: Ahorro de energía, control multifrecuencia, planificación de tiempo real realimentada, tiempo ocioso dinámico.

ABSTRACT

The work is geared to processor power management with scaling voltage/frequency dynamic, taking advantage of the dynamic slack time (DST) caused by the variability of the computation times of the of real time control task of i in the activation period k (Ci,k), periodic hard, through a power aware multirate feedback scheduling architecture. Each task was characterized as a local control, taking as reference the processor load factor (UT) at different periods, incorporating multirate control techniques, and DST handling as those associated with Ci,k worst case or WCET and update UT. It takes a set of tasks for benchmark, a base processor with frequency range of 150 MHz to 1000 MHz, and vary the percentage of Ci,k consumed and UT, distributing to each task speeds globally, with expand and skip operators, giving energy savings of 10% to 55.3%. Additionally, on a local scale, with hold and skip operators an anergy saving of 20.74% to 61.04%. It is concluded that the system is adapted to the variability constraints Ci,k, a dynamic feature of real-time tasks. The distribution of the UT and DST due WCET is naturally operated by the feedback loop. This contribution promotes the development and use of technologies for sustainability.

Key words: Dynamic slack time, energy aware, multirate control, real-time feedback scheduling.