تطوير خوارزمية جدولة مهام موازنة للحمل موفرة للطاقة في أنظمة الزمن الحقيقي

Abstract: Real- time systems are considered as one of the most important topics that have attracted the attention of researchers in various scientific and technical fields due to their widespread in many fields of communication, informatics, operating systems and automatic control systems. The basic idea in real- time systems is the execution of a set of tasks that are assigned to CPUs, within a time constraint associated with each of them, and this time constraint is called a deadline.

Task scheduling in real- time systems is the main factor in determining the success or failure of the system. Therefore, many studies have imposed suggestions and hypotheses for improving scheduling, according to the underlined platform, whether it is single- processor, multi- processor, or multi- core processor.

Researchers have recently focused on studying and providing solutions to scheduling problems, taking into account energy consumption since energy consumption today plays an important role in determining the efficiency and reliability of the system. Energy consumption can be saved either statically by turning the processor into sleep mode or dynamically by changing the frequency of the processor cores and thus reducing power consumption. However, a slight increase in frequency leads to executing more tasks in less time and thus can lead to an increase in the efficiency of the real- time system by reducing tasks which may miss its deadline at the time of execution.

In this research, a new method has been proposed to control the processor frequency in an optimal manner that makes a balanced trade- off between power consumption and execution of tasks in real- time systems.

Keywords: Multi- core Processor, Power Consumption, Aperiodic Tasks, Periodic Tasks, Processor frequency.

المستخلص: تعتبر أنظمة الزمن الحقيقي أحد أهم المواضيع التي تسترعي اهتمام الباحثين في مختلف المجالات العلمية والتقنية وذلك لانتشار أنظمة الزمن الحقيقي في مجالات الاتصالات والمعلوماتية وأنظمة التشغيل ونظم التحكم. المبدأ الأساسي لأنظمة الزمن الحقيقي هو تنفيذ مجموعة من المهام المسندة إلى معالجات ضمن قيود زمنية خاصة بكل منها وتدعى الحد النهائي.

جدولة المهام في أنظمة الزمن الحقيقي هي العامل الأساسي في تحديد نجاح أو فشل النظام، لذلك وضع عدد من الباحثين مقترحات ونظريات لتحسين الجدولة وفقا لمنصة العمل إن كانت أحادية المعالج أو متعددة النوى أو متعددة المعالجات.

تركز الأبحاث الحالية على دراسة توفير حلول لمشاكل المعالجة آخذة بالحسبان استهلاك الطاقة حيث أنها تلعب دورا حاسما اليوم في تحديد مدى فعالية النظام وموثوقيته. يمكن تقليل استهلاك الطاقة الساكنة بوضع المعالج في حالة سكون ويمكن تقليل استهلاك الطاقة الديناميكية بتعديل تردد نوى المعالجة وبذلك تقليل جهد العمل وتخفيض استهلاك الطاقة. في بعض الحالات تؤدي زيادة تردد العمل بقيمة بسيطة إلى إنجاز عدد أكبر من المهام في زمن أقل مما سيؤدي إلى زيادة فعالية النظام بتقليل عدد المهام التي قد تتجاوز الحد النهائي أثناء التنفيذ.

في هذه الدراسة يقدم الباحث تقنية جديدة للتحكم بتردد المعالج بطريقة أمثليه توزان ما بين استهلاك الطاقة وتنفيذ المهام في أنظمة الزمن الحقيقي.

الكلمات المفتاحية: معالج متعدد النوى، استهلاك الطاقة، مهام دورية، مهام لا دورية، تردد المعالج.