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Previous issue date: 2015-09-25 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Performance and energy consumption are directly related. To increase performance,
the number of instructions per second to be executed must also be increased, in other
words, processor frequency must be changed. The higher this value is, higher energy
consumption also has to be. Likewise, by decreasing the number of instructions to
be executed, energy consumption and performance are also reduced. So, exploring
performance and energy relation is the key idea behind Dynamic Voltage and Frequency
Scaling – DVFS, technique.
Applying DVFS in real time systems is not a trivial task. These system’s tasks are
bounded to timing constraints in such a way that, if decreasing performance does not
guarantee constraints, the system may totally fail. Thus, this work aims to gather two
DVFS approaches in real time systems: intra and inter-tasks.
The intra-task analyzes execution flow of a task and identify where the new instructions
can be inserted to change supply voltage and frequency when the worst case path is not
followed. On the other hand, the inter-task approach analyzes how long a task will wait
due to interferences (e.g. preemption, shared resources), verifies system schedulability
and defines a set of initial optimum frequencies in multi-task environment.
The result is a new code with the same functionality as the original one, however
with instructions to change voltage and frequency when taking into account a task
interferences. Moreover, the experimental results show not only energy consumption was
reduced, but also timing constraints were satisfied. / Desempenho e consumo de energia são variáveis diretamente proporcionais. Para aumentar
o desempenho, é necessário também aumentar o número de instruções por segundo a
serem executadas, ou seja, alterar a frequência do processador. Quanto maior for este
valor, também será o consumo de energia. Do mesmo modo, reduzir o consumo de energia
implica diminuir o número de instruções a serem executadas e, logo, o desempenho.
Explorar a relação entre desempenho e consumo de energia é a ideia base da técnica de
escalonamento dinâmico de tensão e frequência DVFS (do inglês Dynamic Voltage and
Frequency Scaling).
Em sistemas de tempo real críticos, aplicar a técnica DVFS não é uma tarefa trivial.
Estes sistemas associam a execução de uma tarefa a um limite temporal, de modo que,
se este valor não for respeitado, devido à redução do desempenho, falhas graves podem
ocorrer ao sistema. Assim, esta dissertação tem como objetivo unir duas abordagens da
técnica DVFS em sistemas de tempo real críticos: uma intra e outra inter-tarefas.
A abordagem intra-tarefa procura analisar o fluxo de execução de uma tarefa e
identificar pontos onde é possível inserir instruções para troca de frequência e tensão,
quando a execução de uma tarefa se distanciar do pior caso.
Já a abordagem inter-tarefas, é responsável por: analisar o tempo de espera na
execução de uma tarefa devido às interferências (preempções, compartilhamento de
recursos), verificar a escalonabilidade do sistema e determinar um conjunto de frequências
iniciais ótimas em ambientes de múltiplas tarefas.
O resultado deste estudo é a geração de um novo código com funcionalidade igual
ao de entrada, porém com instruções de troca de frequência e tensão, consideradas as
interferências que uma tarefa possa sofrer. Além disso, resultados experimentais mostram
como não só foi possível reduzir o consumo de energia, mas também respeitar os limites
temporais das tarefas em questão.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:http://localhost:tede/5248 |
| Date | 25 September 2015 |
| Creators | Pinheiro, Diego Quintana |
| Contributors | Barreto, Raimundo da Silva |
| Publisher | Universidade Federal do Amazonas, Programa de Pós-graduação em Informática, UFAM, Brasil, Instituto de Computação |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM, instname:Universidade Federal do Amazonas, instacron:UFAM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -312656415484870643, 600, 500, 1052477850274827528 |
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