Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Ali Montazeri
محمدعلی منتظری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fatemeh Darvishi badrabadi
فاطمه درویشی بدرآبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Task Scheduling in Energy Harvesting Real Time Embedded Systems to Reduce Deadline Miss Rate and increase Energy Consumption Efficiency
Due to development of technology in human life, the development of embedded system, as the major part of digital systems, is needed. Among the main characteristics of embedded systems, the two important features are real-time characteristic and energy consumption. In addition, the implementation of a program includes different tasks; each of them has its own resource demand from the system. If this resource did not achieve at the right time by the task, it would affect Efficiency and system performance. Therefore, implementing an appropriate Scheduler for such systems is very important. Low energy consumption is crucial in embedded systems, because most of these systems are battery powered, and often there is no possibility of recharging the battery, so if the energy in batteries runs out, the system will go off. In order to overcome energy limitations of embedded system, the use of energy harvesting is a good idea. Many scheduling algorithms are proposed in the field of real-time and energy efficiency improvement, but everyone has some limitations and defects. In most studies the ideal battery used as the energy source with constant amount of energy and constant output voltage, so the effect of battery charging/discharging coefficient in the amount of energy transferred, is neglected. But this assumption is not always true and designation based on this simple model to minimize energy consumption does not lead to battery life improvement. Here we have presented a powerful task scheduling algorithm for energy harvesting real-time embedded systems using a realistic model for battery charging and discharging processes, to improve energy consumption and reduce the deadline miss rate for every task set. Choosing the appropriate time interval to harvest energy from the environment, we pursue Energy availability of the system and the amount of energy required to run tasks in the time interval. Then we assign the amount energy required to run the Tasks and the frequency of CPU. Comparing to other existing methods the proposed algorithm reduces deadline miss rate and number of visits to the battery in experiment, therefore energy wasting decreases due to few battery charge/discharge. And finally our method will increase battery life and also life of the system as a result. Keywords: Embedded Systems, Energy Harvesting, Real Time Scheduling, Real Energy Storage
با رشد و توسعه تکنولوژی در زندگی بشر، نیاز به رشد و توسعه سیستم های تعبیه شده که بخش عمده ای از سیستم های دیجیتال را شامل می شوند هم بیشتر می شود.ازجمله مشخصه های اصلی یک سیستم تعبیه شده، بی درنگ بودن و مصرف انرژی مناسب می باشد بعلاوه اجرای یک برنامه شامل وظایف مختلفی است که هرکدام منابع خاص خود را از سیستم می طلبند حال اگر این منابع در زمان مناسب در اختیار وظایف قرار نگیرد، سیستم نمی تواند بازده و کارایی مناسبی داشته باشد بنابراین وجود یک زمانبند مناسب برای چنین سیستم هایی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. محدودیت مصرف انرژی در سیستم های تعبیه شده، بسیار حائز اهمیت است این اهمیت از آنجا ناشی می شود که بسیاری از این سیستم ها، مبتنی بر باطری هستند و اغلب مواقع امکان شارژ مجدد باطری وجود ندارد و درصورت اتمام انرژی موجود در باطری، سیستم از کار خواهد افتاد در چنین مواقعی استفاده از برداشتگرهای انرژی می تواند راهکار مناسبی برای غلبه بر محدودیت انرژی سیستم باشد. الگوریتم های زمانبندی زیادی در زمینه بی درنگ بودن و بهبود مصرف انرژی ارائه شده است اما هرکدام دارای محدودیت ها و نواقصی می باشند در اغلب مطالعات انجام شده از باطری ایده آل بعنوان منبع انرژی که مقدار معین انرژی را در یک ولتاژ خروجی ثابت، ذخیره یا پخش می کند استفاده شده است و از تاثیر ضریب شارژ/دشارژ باطری در میزان انرژی منتقل شده، صرف نظر شده است لیکن این امر همیشه صحیح نیست و طراحی بر مبنای این مدل ساده و حداقل کردن میانگین مصرف انرژی لزوما منجر به بهینه شدن طول عمر باطری نمی شود. در این راستا در این پایان نامه روشی را برای زمانبندی سیستم های تعبیه شده مبتنی بر برداشت انرژی و باطری غیرایده آل با هدف بهبود انرژی مصرفی درحین اجرای بی درنگ وظایف سیستم و کاهش نرخ خطای سررسید مجموعه وظایف، پیشنهاد می دهیم در این روش با انتخاب بازه مناسب برای برداشت انرژی از محیط، به بررسی موجودیت انرژی سیستم و میزان انرژی مورد نیاز برای اجرای بی درنگ وظایف در آن بازه پرداخته و با توجه به پارامترهای موجود، انرژی مورد نیاز برای اجرای وظیفه و سطح فرکانس مناسب برای پردازنده را اختصاص می دهیم. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش های موجود، نرخ خطای سررسید را کمتر می کند همچنین در روش پیشنهادی، تعداد دفعات رجوع به باطری کمتر شده که در نتیجه باعث اتلاف کمتر انرژی حاصل از شارژ/دشارژ باطری و افزایش طول عمر آن و در نهایت افزایش طول عمر سیستم می شود. کلمات کلیدی : سیستم های تعبیه شده، برداشتگر انرژی، زمانبندی بی درنگ، ذخیره ساز انرژی غیرایده آل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی