Offline rozvrhování kritických úloh v rámci časových oken zajišťujících jejich izolovanost

Abstract

Požadavky kladené na vestavěné systémy se stále zvyšují. Vzhledem k tomu, že tyto systémy obsluhují rostoucí množství úloh kritických pro bezpečnost, jejich spolehlivost musí být zaručena a nesmí proto docházet k jejich přehřívání. V této práci se zabýváme rozvrhováním periodických úloh kritických pro bezpečnost do izolačních oken s ohledem na ustálenou teplotu systému. Navrhli jsme empirický model pro odhadování příkonu systému s heterogenní architekturou, který jsme využili k zformulování naší rozvrhovací úlohy jakožto ILP optimalizačního problému pro minimalizaci příkonu systému. Minimalizací příkonu je možné dosáhnout minimalizace ustálené teploty systému. Dále jsme navrhli a implementovali software, který nám usnadnil přípravu experimentů pro vyhodnocení kvality naší metody. Kvalitu této metody jsme následně vyhodnotili na hardwarové platformě s procesorem i.MX8 od NXP. Výsledky ukázaly, že rozvrhy vytvořené naší metodou dosáhly ustálených teplot nižších až o 12% v porování s jinými testovanými metodami a okolo 3% nižších než existující rozvrhovací metoda adaptovaná z literatury. Dále jsme v práci ukázali, jak délka rozvrhu může ovlivnit ustálenou teplotu systému.

The requirements put on embedded systems are ever-increasing. As these systems are being tasked with handling an increasing number of safety-critical tasks, their reliability must be guaranteed. It is therefore vital to prevent them from overheating. In this thesis, we explore thermal-aware scheduling of periodic safety-critical workloads to isolation windows. We propose an empirical model for estimating power consumption of an MPSoC based system that allows us to formulate the scheduling problem as an ILP optimization problem for minimizing the system's power consumption, which leads to minimization of the system's steady-state temperature. We design and implement software to help us prepare experiments to evaluate our method. Subsequently, we perform the evaluation of the method on a hardware platform powered by the i.MX8 processor supplied by NXP. The results show that schedules produced by our method can result in steady-state temperatures lower by up to 12% when compared to other tested methods and around 3% lower compared to a method adapted from literature. We also show how changing a schedule length can affect the steady-state temperature of the system.