تحقیق پیشینه سیستم تعبیه شده و  لزوم استفاده از سیستمهای برداشتگر انرژی در آن

فرمت : ورد ( قابل ویرایش )

تعداد صفحه : 57

حجم : 500 کیلوبایت

ارائه شده در دانشگاه معتبر و نمره کامل گرفتن در تحقیق

توضیحات بیشتر در ادامه مطلب . . .

فهرست مطالب

مقدمه    5

فصل اول: معرفی سیستم تعبیه شده و نیازمندی آن و اهمیت استفاده از سیستمهای برداشتگر انرژی در سیستمهای تعبیه شده    7

2-1  مقدمه    7

2-2 سیستمهای تعبیه شده    7

2-3  سیستم بیدرنگ    9

2-4  زمانبندی وظایف    10

2-4-1  انواع زمانبندی    10

2-5  تعاریف اولیه    11

2-6  الگوریتمهای زمانبندی اولیه    13

2-6-1  الگوریتم زمانبندی نزدیکترین سررسید اول (EDF)    13

2-6-2  الگوریتم زمانبندی نرخ یکنواخت (RMS)    14

2-7  برداشت انرژی محیطی    15

2-7-1  اجزای سیستم تعبیهشده مبتنی بر برداشت انرژی    16

2-7-2  انواع سیستم برداشتگر انرژی    17

2-8  مدیریت توان در سیستمهای تعبیه شده    20

2-9  نتیجه گیری    21

فصل دوم:: الگوریتمهای زمانبندی سیستم تعبیه شده مبتنی بر باطری و  برداشتگر انرژی    21

3-1 مقدمه    21

3-2  الگوریتمهای زمانبندی سیستم تعبیه شده بدون برداشتگر انرژی    22

3-2-1  الگوریتم زمانبندی MILP وLEDF    22

3-3  عوامل مشترک در زمانبندی سیستمهای بیدرنگ برداشتگر انرژی    24

3-4  الگوریتمهای زمانبندی سیستم تعبیهشده مبتنی بر برداشتگر انرژی    25

3-4-1 روش زمانبندی LSA    25

3-4-2  روش زمانبندی EA-DVFS    29

3-4-3  روش زمانبندی AS-DVFS    32

3-4-4  روش زمانبندی LM-APM    35

3-4-5  روش زمانبندی HA-DVFS    40

3-4-6   الگوریتم انتخاب فرکانس باتوجه به وضعیت سیستم    47

3-5  نتیجه گیری    54

مراجع    55

مراجع

[1]    C. Xian, Y.-H. Lu, and Z. Li, “Energy-Aware Scheduling for Real-Time Multiprocessor Systems with Uncertain Task Execution Time,” in Design Automation Conference,IEEE, 2007, pp. 664–669.

[2]   O. Ozel, J. Yang, and S. Ulukus, “Optimal Broadcast Scheduling for an Energy Harvesting Rechargeable Transmitter with a Finite Capacity Battery,” IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 11, no. 6, pp. 2193–2203, 2012.

[3]    Y. Abdedda and D. Masson, “Real-Time Scheduling of Energy Harvesting Embedded Systems with Timed Automata,” Embed. Real-Time Comput. Syst. Appl., no. 8, pp. 31–40, 2012.

[4]      K. Ramamritham and J. A.Stankic, “Scheduling Algorithms and operating Systems Support for Real Time Systems,” IEEE, vol. 82, pp. 55–67, 1994.

[5]      J. J. Labrosse and W. Street, MicroC / OS-II The Real-Time Kernel Second Edition. 2002.

[6]      J. A. Stankovic and E. T. Al, “Strategic Directions in Real-Time and Embedded Systems,” ACM Comput. Surv., vol. 28, no. 4, pp. 751–763, 1996.

[7]      C. Moser, “Power Management in Energy Harvesting Embedded Systems,” Swiss Federal Institute Of Technology Zurich, 2009.

[8]      V. Raghunathan and P. H. Chou, “Design and Power Management of Energy Harvesting Embedded Systems,” in international symposium on Low power electronics and design, 2006, pp. 369–374.

[9]    C. Moser, D. Brunelli, L. Thiele, and L. Benini, “Real-time scheduling for energy harvesting sensor nodes,” Real-Time Syst., vol. 37, no. 3, pp. 233–260, Jul. 2007.

[10]    S. Liu, J. Lu, Q. Wu, and Q. Qiu, “Load-Matching Adaptive Task Scheduling for Energy Efficiency in Energy Harvesting Real-Time Embedded Systems,” in International Symposium on Low-Power Electronics and Design (ISLPED), 2010, pp. 325–330.

[11]    M. Chetto, “Task Scheduling In Energy Harvesting Real-time Embedded Systems,” J. Inf. Technol. Softw. Eng., vol. 02, no. 03, 2012.

[12]    Hillsboro, “Dynamic Power Management In An Embedded Systems,” pp. 1–13, 2005.

[13]   M. Chetto, D. Masson, and S. Midonnet, “Fixed Priority Scheduling Strategies for Ambient Energy-Harvesting Embedded Systems,” 2011 IEEE/ACM Int. Conf. Green Comput. Commun., pp. 50–55, Aug. 2011.

مقدمه

در فصل اول بطور کامل به معرفی سیستم­های تعبیه­ شده و مشخصات آن­ها می­پردازیم. سیستم‌های تعبیه­شده  (نهفته یا توکار نیز گفته می شوند) سیستم‌هایی کامپیوتری هستند که به عنوان بخشی از یک سیستم بزرگتر که خود شامل اجزای الکترونیکی و یا مکانیکی است، می‌باشند و وظیفه‌ی کنترل عملکرد و پردازش درست سیستم را بر عهده دارند. بر خلاف کامپیوترهای همه منظوره ( به عنوان مثال کامپیوترهای شخصی) که برای رفع نیازهای عمومی طراحی شده‌اند، سیستم‌های نهفته به گونه‌ای طراحی می‌شوند که برای یک کاربرد خاص با کمترین هزینه بهترین کارایی را از خود نشان دهند. امروزه درون اکثر وسایل و دستگاه‌های پیرامون ما (خودپرداز، تلفن‌همراه، اتومبیل و ماشین لباسشویی) سیستم نهفته‌ای قرار دارد. مشخصه‌ی کلیدی این سیستم‌ها، طراحی اختصاصی برای انجام یک کار مشخص است. به این دلیل که سیستم‌های نهفته برای یک کار مشخص اختصاص یافته‌اند، مهندسین طراح می‌توانند محصول را برای کاهش اندازه و قیمت بهینه کرده و اطمینان پذیری و کارایی آن را بالا ببرند. امروزه،  انواع باطری، نقش اساسی را در جهت تأمین انرژی سیستم­ها برعهده دارند. این مسئله باعث بروز مشکلاتی همچون کاهش طول عمر سیستم­ها و عدم پیوستگی عملیات آن­ها می­شود. که برای غلبه بر این مشکلات راه­کاری که معرفی می­شود، استفاده از تکنیک برداشت انرژی از محیط با استفاده از برداشتگرهای انرژی است. با استفاده از این روش، انرژی همواره در اختیار سیستم قرار گرفته و مشکلات ناشی از عدم وجود انرژی کافی و سایر مشکلات، مرتفع می­شود. سیستم­های تعبیه شده­ای که انرژی مورد نیاز خود را از محیط پیرامون تأمین می­کنند به سیستم­های تعبیه­شده مبتنی بر برداشتگر انرژی[1] معروفند. مسائل مهمی که در این نوع از سیستم­ها مطرح است، بحث زمانبندی وظایف یک برنامه با درنظر گرفتن محدودیت انرژی و محدودیت زمانی خاص وظایف، کارایی ذخیره سازی انرژی و البته کارایی تمام بخش­های یک سیستم تعبیه­شده مبتنی بر برداشتگر انرژی و … می­باشد. که این مسائل در کنار انواع سیستم­های برداشتگر انرژی و الگوریتم­های اولیه زمانبندی در سیستم­های تعبیه­شده همچنین معرفی روش­های مدیریت توان در سیستم­های تعبیه­شده بی­درنگ نیز در فصل دوم بیان خواهند شد.

در ادامه در فصل دوم به معرفی کارهای انجام شده در زمینه زمانبندی سیستم­های تعبیه­ شده بی­درنگ مبتنی بر باطری و همینطور مبتنی بر برداشت انرژی، خواهیم پرداخت و نواقص کارهای انجام شده نیز در این فصل بررسی خواهند شد. بطورکلی منابعی که در زمینه زمانبندی این نوع سیستم­ها معرفی شده­اند به دو دسته کلی روش­های تحلیلی بر پایه مسائل ریاضی و روابط آن و روش­های مبتنی بر الگوریتم و شبیه­سازی و پیاده­سازی قابل تقسیم­اند. در فصل دوم در ابتدا به معرفی چند روش ابتدایی که وظایف را در سیستم­های مبتنی بر باطری و بدون در نظر گرفتن تکنیک برداشت انرژی، زمانبندی می­کنند می­پردازیم و در ادامه برخی روش­های زمانبندی که مبتنی بر تکنیک برداشت انرژی می­باشند را معرفی و بررسی خواهیم کرد. بطور خاص در این بخش از فصل دوم، الگوریتم­هایی را که در روش پیشنهادی این گزارش، از آن­ها استفاده شده است را معرفی و مقایسه می­کنیم. لازم به ذکر است که ترتیب معرفی این روش­ها بدین صورت است که هر الگوریتمی که در ادامه الگوریتم (ها)ی قبلی معرفی شده است، سعی در رفع نواقص روش(ها)ی قبلی دارد.

فصل دوم: معرفی سیستم تعبیه ­شده و نیازمندی آن و اهمیت استفاده از

سیستم­های برداشتگر انرژی در سیستم­های تعبیه ­­شده

2-1  مقدمه

در این فصل به معرفی سیستم تعبیه ­شده و نیازمندی­ آن، همینطور تکنیک برداشت انرژی از محیط و لزوم استفاده از آن می­پردازیم. در یک سیستم تعبیه شده بی­درنگ مبتنی بر برداشت انرژی علاوه بر اجرای وظایف در سررسید متناظرشان با توجه به محدودیت­های زمانی تعریف شده، بحث مدیریت توان و انرژی نیز بسیار حائز اهمیت است. بنابراین در این فصل قبل از معرفی الگوریتم­ها و روش­های موجود، مفاهیم اولیه در این سیستم­ها را بررسی خواهیم کرد.

2-2 سیستم­های تعبیه­ شده

امروزه کاربردهای فراوان سیستم­های دیجیتال، برکسی پوشیده نیست. لیکن بسیاری از مردم تنها کامپیوتر شخصی خود را به عنوان یک سیستم کامپیوتری می­شناسند. حال آنکه روزانه با دهها سیستم مبتنی بر پردازنده، برخورد و تعامل دارند. مایکروفرها، اتومبیل­ها (حتی اجزای درون اتومبیل مثل سیستم ضدقفل و …)، دستگاه­های کنترل از راه دور، تلفن همراه، آسانسورها و حتی ماوس و صفحه کلید یک کامپیوتر رومیزی نیز در رده­ی سیستم­های مبتنی بر پردازنده قرار می­گیرند. برخلاف کامپیوترهای همه­منظوره که برای رفع نیازهای عمومی طراحی شده‌اند، سیستم‌های نهفته به گونه‌ای طراحی می‌شوند که برای یک کاربرد خاص با کمترین هزینه بهترین کارایی را از خود نشان دهند. این سیستم­ها داری هسته پردازشی شامل میکروکنترلر، ریزپردازنده و یا پردازنده سیگنال­های دیجیتال می­باشند این هسته پردازشی بعنوان یک واحد مهم در سخت‌افزار یک سیستم تعبیه­شده ایفای نقش می­کند]1[ .

سیستم­های تعبیه‌شده برای اهداف خاص طراحی می‌شوند و اغلب توسط ابزارهای دیگر(نه لزوما کامپیوترها) و پروسه­های خاصی کنترل می‌شوند. برخی از این سیستم‌ها نیازمندی‌های خاصی نظیر حمایت از پردازش‌های بی­درنگ دارند. معمولا برنامه‌های کاربردی یک سیستم تعبیه شده را روی یک کامپیوتر رومیزی، طراحی و در نهایت روی سخت افزار و سیستم­عامل تعبیه­شده خاص خود، پیاده سازی می­کنند که در طراحی این برنامه‌ها باید مشخصه­های خاص و عام سیستم تعبیه­شده در نظر گرفته شود.

[1]  Energy Harvesting Embedded Systems

دانلود - 3000 تومان