پیشینه تحقیق سیستم‌های تعبیه‌شده و تعبیه شده بی‌درنگ، اهمیت مصرف انرژی در آن‌ها و طبقه بندی روش‌های زمانبندی دارای ۷۲  صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

فصل اول سیستم‌های تعبیه‌شده و تعبیه شده بی‌درنگ، اهمیت مصرف انرژی در آن‌ها    ۵
۲-۱ سیستم های تعبیه شده    ۵
۲-۱-۱ مصرف انرژی در سیستم‌های تعبیه‌شده    ۷
۲-۲ سیستم های تعبیه‌شده بی‌درنگ    ۸
۲-۲-۱  انواع سیستم های بی‌درنگ از نظر محدودیت زمانی    ۱۰
۲-۲-۲ تابع بهره‌وری در سیستم‌های بی‌درنگ    ۱۱
۲-۳  وظیفه    ۱۲
۲-۳-۱  مدل وظیفه بی‌درنگ    ۱۴
۲-۳-۲ دسته‌بندی وظایف بی‌درنگ    ۱۴
۲-۴ سررسید    ۱۵
۲-۵  هسته پردازنده    ۱۷
۲-۶  منابع    ۱۷
۲-۷  مفاهیم زمانبندی    ۱۸
۲-۷-۱ تعاریف مربوط به مبحث زمانبندی    ۱۹
۲-۸  سیستم های چندهسته ای    ۲۰
۲-۹  نتیجه‌گیری    ۲۲
فصل سوم : مرور منابع و کارهای انجام‌شده    ۲۲
۳-۱  طبقه بندی روش‌های زمانبندی    ۲۳
۳-۲  الگوریتم‌های زمانبندی بی‌درنگ تک پردازنده    ۲۶
۳-۳  طبقه‌بندی معماری سیستم‌های چندهسته‌ای    ۲۹
۳-۴  زمانبندی بیدرنگ چندهسته‌ای    ۳۰
۳-۴-۱  معایب روش‌های زمانبندی عمومی و جزبندی    ۳۳
۳-۵  زمانبندی چند هسته‌ای مبتنی بر DVFS    ۳۵
۳-۶  بررسی کارهای گذشته    ۳۸
۳-۶-۱  الگوریتم توزیع بار غیر تعادلی LU-McEP    ۳۸
۳-۶-۲  الگوریتم زمانبندی غیرتعادلی جزبندی با RBound    ۴۴
۳-۶-۳  الگوریتم زمانبندی چند سطحی PDAMS     ۴۹
۳-۶-۴  الگوریتم زمانبندی پیشنهادی در مرجع ]۳۷[    ۶۲
۳-۷  نتیجهگیری    ۶۷
مراجع    ۶۹

مراجع

[۱]      Marwedel .P , Embedded system design: Embedded systems foundations of cyber-physical systems. Springer Science & Business Media, 2010.

[۲]      de Carvalho .F and de Lemos Meira . S.O , “An embedded software component quality evaluation methodology” ,PHD THESIS ,federal University of Pernambuco , 2010.

[۳]      Walker .M.J , Das .A.K , V Merrett .G , and Hashimi .B.M , “Run-time power estimation for mobile ad embedded asymmetric multi-core CPUs” , HIPE Ac workshop on Energy Efficiency with Heterogonous computing,Amesterdam NL,  ۲۰۱۵٫

]۴[      کریمی افشار.ع ، زمانبندی وظایف بلادرنگ در سیستم­های ناهمگن تعبیه­شده، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی اصفهان، گزارش علمی، ۱۳۹۱ .

[۵]      Nelissen .G , “Efficient Optimal Multiprocessor Scheduling Algorithms for Real-Time Systems” , PhD thesis , University Libre de Bruxelles, 2012.

[۶]      Koolwal .K and Engineer .R , “Myths and realities of real-time linux software systems ” , in Proc. Real-Time Linux Workshop (RTLWS), 2009.

[۷]      Nissanke .N , Realtime systems , Prentice-Hall, Inc , 1997.

[۸]      Khan .M , and Hafiz .G , “Simulation of multi-core scheduling in real-time embedded systems” , Master thesis , university of Stuttgart,  ۲۰۱۴٫

[۹]      Swaminathan .V and  Chakrabarty .K , “Real-time task scheduling for energy-aware embedded systems ” , J. Franklin Inst., vol. 338, no. 6, pp. 729–۷۵۰, ۲۰۰۱٫

[۱۰]    Power Electronic–EEIIT Kharagpur  Module6; Embedded system software, published by aldipdg , Mar 2010 .

[۱۱]    Chantem .T , Hu .X.S , and Lemmon .M.D , “Period and deadline selection problem for real-time systems” , in Real Time Systems Symposium (work-inprogress track), 2007.

[۱۲]    Munk .P , “Visualization of scheduling in real-time embedded systems” , Master thesis , university of Stuttgart , 2013.

[۱۳]    Balarin .F , Lavagno .L , Murthy .P , and  Sangiovanni-Vincentelli .A , “Scheduling for embedded real-time systems” ,  IEEE Des. Test Comput., no. 1, pp. 71–۸۲, ۱۹۹۸٫

[۱۴]    Tsafrir .D , “The context-switch overhead inflicted by hardware interrupts (and the enigma of do-nothing loops)” , in Proceedings of the 2007 workshop on Experimental computer science, p. 4 , 2007.

[۱۵]    Tanenbaum .A.S , Moderne Betriebssysteme. Pearson Deutschland Germany, 3rd edition , 2009.

[۱۶]    Ferry .D , Li .J , Mahadevan .M , Agrawal .K , Gill .C , and Lu .C , “A real-time scheduling service for parallel tasks” , in Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS), 2013 IEEE 19th , pp. 261–۲۷۲, ۲۰۱۳٫

[۱۷]    Wolf .W , Jerraya .A.A , and Martin .G‌ , “Multiprocessor system-on-chip (MPSoC) technology” , Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, IEEE Transactions, vol. 27, no. 10, pp. 1701–۱۷۱۳, ۲۰۰۸٫

[۱۸]    Martin .G , “Overview of the MPSoC design challenge” , in Proceedings of the 43rd annual Design Automation Conference, pp. 274–۲۷۹, ۲۰۰۶٫

[۱۹]    Buttazzo .G.C , Hard real-time computing systems: predictable scheduling algorithms and applications, vol. 24. Springer Science & Business Media, 2011.

فصل اول

فصل سیستم‌های تعبیه‌شده و تعبیه شده بی‌درنگ، اهمیت مصرف انرژی در آن‌ها

امروزه سیستم‌های تعبیه‌شده، به صورت وسیعی درحال استفاده در زندگی روزمره ما هستند و در وسایل دیجیتالی، دستگاه‌های قابل حمل و محصولات ارتباطی مختلف کاربرد دارند. در این فصل ابتدا سیستم‌های تعبیه‌شده را تعریف کرده و مهم‌ترین خواص این سیستم‌ها را به طور کامل شرح می‌دهیم، سپس سیستم‌های بی‌درنگ را توضیح داده و انواع سیستم‌های بی‌درنگ از نظر محدودیت زمانی را بیان می‌کنیم. سپس تابع بهره‌وری را متناسب با نوع وظیفه شرح می‌دهیم و بعداز آن وظیفه، سررسید، هسته پردازنده ، منابع و زمانبند را تعریف کرده و به بررسی مفاهیم زمانبندی می‌پردازیم و در نهایت سیستم‌های چندهسته‌ای را تعریف کرده و عملکرد آن‌ها را شرح می‌دهیم.

۲-۱ سیستم های تعبیه‌شده

یک سیستم تعبیه‌شده، یک سیستم پردازش اطلاعات مبتنی یر پردازنده می‌باشد که برای انجام محاسبات خاص در درون یک سیستم بزرگتر که خود شامل اجزای الکترونیکی یا مکانیکی است، جاسازی شده است و وظیفه کنترل عملکرد و پردازش درست سیستم را برعهده دارد]۱[ . با توجه به پیشرفت صنعت نیمه‌هادی و ارزان شدن محصولات نیمه‌هادی، چند سالی است که سیستم‌های تعبیه‌شده جای خود را در زندگی روزمره انسان‌ها باز کرده‌اند و به عنوان یک کالای عادی به فراوانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. گوشی‌های تلفن‌همراه، ادوات صوتی و تصویری، لوازم خانگی و… نمونه‌های کوچکی از نفوذ این صنعت در زندگی انسان‌ها هستند. با توجه به تقاضای روزافزون برای این تجهیزات و نیز قیمت رو به کاهش آنها در سال‌های آینده نیز این روند به شدت رشد خواهد‌کرد. بر‌خلاف رایانه‌های همه‌منظوره، مانند رایانه‌های رومیزی که برای رفع نیاز‌های عمومی طراحی شده‌اند، سیستم‌های تعبیه‌شده به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که برای یک کاربرد خاص با کمترین هزینه، بهترین کارایی را از خود نشان دهند. سیستم‌های تعبیه‌شده دارای هسته‌های پردازشی هستند که می‌توانند ریزکنترل‌کننده، ریزپردازنده و یا پردازنده سیگنال‌های دیجیتال ([۱]DSP) باشند.مشخصه کلیدی این سیستم‌ها طراحی اختصاصی برای انجام یک کار مشخص است، به همین دلیل مهندسین طراح می‌توانند محصول را برای کاهش اندازه و قیمت و مصرف انرژی بهینه کرده و اطمینان‌پذیری و کارایی آن را بالا ببرند.

برخی از مهمترین خواص سیستم‌های تعبیه‌شده به شرح زیر می‌باشد:

معمولاً برای یک کاربرد خاص طراحی و تولید می‌شوند.

عموماً ابزار‌هایی هستند که به‌صورت قابل حمل استفاده شده ودر نتیجه باید مصرف توان کمی داشته باشند.

معمولاً سطح کارایی بسیار بالایی ندارند ولی باید نیاز کاربرد مورد نظر خود را برآورده سازند.

معمولاً نیازمندی‌های بی‌درنگ در آنها مطرح است.

بیشتر واسط‌های کاربری خاصی لازم دارند.

معمولاً از طریق حسگر‌ها و فعال‌کننده‌های[۲] متعددی با محیط اطراف تعامل زیادی دارند.

عموماً به‌صورت سیستم‌های ترکیبی آنالوگ و دیجیتال ساخته می‌شوند.

باتوجه به فراوانی سیستم­ های تعبیه‌شده در زندگی بشر طراحان باید بتوانند سیستم­های تعبیه‌شده‌ای با حداقل قیمت و بالاترین کارایی طراحی کنند. بنابراین منابع موجود برای طراحان محدود است.

پیش‌بینی رفتار این سیستم‌ها بسیار مهم است. این بدین معنی است که رفتار این سیستم­ها، تحت هر شرایطی باید قابل پیشبینی باشد. این سیستم­ها شامل سخت‌افزاری هستند که تضمین می­کند هر زیربرنامه‌ای که روی آنها اجرا می‌شود، در هر زمان اجرا، سربار اجرای یکسانی داشته باشد. علاوه بر این نرم‌افزارهای موجود با در نظر‌گرفتن بدترین شرایط ممکن طراحی می‌شوند و به این طریق است که سربار زمانی سیستم را می‌توان بصورت قطعی درنظر گرفت.

قابلیت اعتماد[۳] : قابلیت اعتماد به عنوان یک توانایی در یک سیستم برای ارائه یک سرویسی که می‌توان به نحو موجهی به آن اعتماد کرد، تعریف شده است. همچنین قابلیت اعتماد، توانایی یک سیستم برای جلوگیری از شکستی است که بسیار شدیدتر از چیزی باشد که برای کاربران قابل قبول باشد. در واقع سیستم باید در سطح قابل قبولی از اعتماد‌پذیری قرار داشته باشد. تجهیزات انرژی هسته‌ای یک نمونه از سیستم‌های به شدت بحرانی امن هستند که بخش‌های بحرانی آن باید بطور کامل توسط نرم افزار کنترل شوند. راه اصلی برای رسیدن به قابلیت اعتماد، اجتناب از خطاهای مربوطه است، راه‌هایی مانند: پیشگیری خطا[۴]، تحمل خطا[۵]، حذف خطا[۶] و پیشبینی خطا[۷] که توسط ویژگی‌های زیر مشخص می‌شود]۲[ :

قابلیت اطمینان[۸]

دردسترس‌بودن[۹]

بی‌عیبی[۱۰]

ایمنی[۱۱]

محرمانگی[۱۲]

نگهداشت‌پذیری[۱۳]

۲-۱-۱ مصرف انرژی در سیستم‌های تعبیه‌شده

با نگاهی به تاریخچه تکنولوژی، می‌بینیم که بهره‌وری پردازنده‌ها در هر نسل جدید، با افزایش نرخ ساعت بهبود پیدا کرده است اما افزایش انرژی مصرفی و تراکم حرارتی مانع از این قضیه شده و سبب شده که نرخ ساعت پردازنده‌ها تقریبا از حرکت بایستد. همواره یک تقاضای همیشگی برای بهره‌وری محاسباتی بیشتر، در عین حال مصرف انرژی کمتر، در پردازنده‌های مدرن امروزی وجود دارد. بهتر شدن در عملکرد و توان، نتنها به برنامه‌های کاربردی اجازه می‌دهد که سریع‌تر اجرا شوند، در عین حال که انرژی کمتری را مصرف می‌کنند، بلکه آن‌ها را قادر می‌سازند که برنامه‌های کاربردی جدیدی را که قبلا به هیچ عنوان درنظر گرفته نمی‌شدند را هم پوشش دهند. به عنوان مثال انجام بازی‌های سه‌بعدی، داشتن یک مرورگر وب در حد اندازه‌های مرورگرهای رایانه‌های رومیزی و ضبط ویدئوهایی با کیفیت فوق العاده بالا [۱۴] تا ده سال پیش بروی تلفن‌های همراه امکان‌پذیر نبود ]۳[ .

افزایش کاربرد پردازنده‌های تعبیه‌شده در سیستم‌های سیار و قابل‌حمل مانند تلفن‌های همراه باعث شده‌است مصرف انرژی به عنوان یکی از مهمترین محدودیت‌های طراحی سیستم‌های تعبیه‌شده مطرح شود. بسیاری از این سیستم‌ها انرژی موردنیاز خود را از طریق باطری تامین می‌کنند. به‌علاوه در بسیاری از موارد تعویض و یا شارژ باطری در محیط عملیاتی سیستم‌های تعبیه‌شده با دشواری همراه است. در این گونه سیستم‌ها استفاده از روش‌های کاهش مصرف انرژی برای بالا بردن طول عمر باطری ضروری است ]۴[ . یک حقیقت مهم در اینجا این است که پیشرفت در تکنولوژی باطری‌ها بسیار آهسته‌تر از پیشرفت در سرعت انجام محاسبات و پردازش و در نتیجه آن، مصرف انرژی بیشتر در پردازنده‌ها بوده‌است .با توجه به این دلایل و برای بهبود کارایی سیستم‌های تعبیه‌شده مدرن، سیستم احتیاج دارد تا توان محاسباتی بیشتری را فراهم کند و در عین حال که کارایی حفظ شده، توان مصرفی را هم کاهش بدهد. یکی از راه‌های ممکن برای کاهش مصرف انرژی و در عین حال افزایش بهروری، اختصاص دادن موثر وظایف بین هسته‌های پردازنده می‌باشد، که در این پژوهش، یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های ما می‌باشد.

۲-۲ سیستم های تعبیه‌شده بی‌درنگ

امروزه بیشتر سیستم‌های تعبیه‌شده دارای ویژگی‌ بی‌درنگ بودن هستند.در این گونه سیستم‌ها وظیفه‌های مربوط به درخواست‌ها باید در کمتر از زمان مشخص‌شده اجرا شوند. یک سیستم بی‌درنگ را می‌توان به این صورت تعریف کرد : ” به سیستمی بی‌درنگ گفته می‌شود که صحت درستی یک فرایند تنها وابسته به صحت منطقی آن نباشد، بلکه به زمانی که در آن اجرا می‌شود نیز وابسته باشد.”

از جمله کاربرد‌های این نوع سیستم‌ها می‌توان به سیستم‌های حساس پزشکی، سیستم‌های نظامی، کنترل سیستم‌های نیروگاه هسته‌ای،سیستم فرمان و کنترل، پردازش سیگنال، سیستم ارتباطات راه دور، سیستم‌های کنترل دیجیتال، پردازش پروتکل‌های شبکه و … اشاره کرد. سیستم ضدقفل[۱۵] در ترمز ماشین یکی دیگر از نمونه های ساده‌ای از سیستم‌های بی‌درنگ است که محدودیت زمانی در این سیستم زمان کوتاهی است که باید ترمز گرفته‌شود تا از قفل‌شدن چرخ‌ها جلوگیری شود. محاسبات بی‌درنگ اگر قبل از محدودیت زمانی، جایی که این محدودیت مربوط به یک رویداد است، کامل نشده‌باشد، با شکست مواجه می‌شود. در این گونه سیستم‌ها باید پاسخ درخواست‌ها حتما در زمان مشخصی ارسال گردد و در غیر‌این صورت سیستم دچار اختلال شده و حتی در کاربردهای حساس می‌تواند منجر به یک فاجعه گردد. از این‌رو نوع پیاده‌سازی، کنترل زمان پاسخ‌گویی، سربار و نحوه الگوریتم‌های پیاده‌سازی شده و همچنین بستر سیستم‌عامل و سخت‌افزار حائز اهمیت فراوانی است. به طور کلی سیستم‌های بی‌درنگ و سیستم‌های توزیع زمانی[۱۶] دو پیاده‌سازی کاملا متفاوت داشته و در نوع عملکرد کاملا متفاوت عمل می‌کنند، زیرا به علت ماهیت پاسخ‌دهی بی‌درنگ، حافظه اشتراکی و اشتراک زمانی عملا کاربرد نخواهد داشت.

[۱]  Digital signal processor

[۲]  Actuator

[۳]  Dependability

[۴]  Fault prevention

[۵]  Fault tolerance

[۶]  Fault removal

[۷]  Fault forecasting

[۸]  Reliability

[۹]  Availability

[۱۰]  Integrity

[۱۱]  Safety

[۱۲] Confidentiality

[۱۳] Maintainability

[۱۴] Ultra HD

[۱۵] Antilock Brake System (ABS)

[۱۶]  Time distributed system

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.