異構分布式嵌入式系統的高能效與安全性調度探討

顧鵬

摘 要：本文主要分析了異構分布式嵌入式系統的高效性和安全性調度問題，重點介紹了異構分布式嵌入式系統的應用內容，其具有耦合程度高、應用效果突出的優點，滿足了特殊的行業需求。通過分析異構分布式嵌入式系統的高效性與安全性調度，不斷推動系統性能的完善，并發揮其高能效、安全調度的運行價值。

關鍵詞：異構分布式;嵌入式系統;高能效;安全性;調度

一、異構分布式嵌入式系統的體系分析

據有關調查顯示，目前我國異構分布式嵌入式系統的應用情況，主要是受到與計算機系統融合應用的程度不同而顯示出效果差異。對比異構分布式嵌入式系統的構成，可以發現，其與嵌入式計算機系統的主要區別集中在計算組件的性能以及其所能夠達到的計算效率等方面，從而顯示出高能效的優點。異構分布式嵌入式系統的體系見圖1。

結合上圖，異構分布式嵌入式系統計算組件的性能將直接影響到其運行效果，并與高能效存在直接關聯。一般而言，系統計算組件由CPU、數字信號處理器以及定制芯片等三部分構成，并對編程現場資源、控制組件任務能耗、分配處理任務具有重要作用。而在通信基礎框架中，單一總線和橋接異構總線都是其基本的通信方式，都可以滿足不同任務之間互相通信的需求。但異構網絡的通信方式，更加便捷和靈活，但也存在較多的問題影響著最終的通信效果。

二、異構分布式嵌入式系統的高能效調度

對異構分布式嵌入式系統的高能耗調度分析，主要是基于平均預分配的系統處理方式，以動態電壓調整技術為核心，預分配系統任務并控制處理器能耗。但是，隨著異構分布式嵌入式系統研究的不斷深入，可以提出更好的系統算法來降低系統運行的能效，進而獲得更短的高能效調度距離。其主要設計內容見圖2。

2.1算法研究

現階段對異構分布式嵌入式系統的高能效調度研究，仍是從既有能耗約束的實際情況出發，重新設計并優化系統的調度方法。對于算法的研究，主要是提出異構分布式嵌入式系統全新的任務分配方式，進而調整系統能耗調度的敏感度，達到高能效的效果。算法的具體設計內容包括了：優化系統計算組件任務處理方式，通過預先分配的方法減少固有能耗約束值的調度長度;通過傅里葉變換或者高斯消除等數學方法來開展模擬實驗，提高任務分配的合理性和科學性，從而達到有效控制系統能耗的目的。

2.2 模型設計

對異構分布式嵌入式系統高能效調度的模型設計，是以系統的一組異構處理器為基礎，通過將系統需要進一步處理的并行任務進行劃分的方式，將其展示為DAG圖，從而模擬每一個組成任務結點所指向的任務處理器、處理流程、分配方式以及處理時間;并結合通信的配合效果，得出任務之間數據傳輸的通信時間。經過建模可以發現：以10 個小組任務組成整體的并行任務為例，10個小組任務會并行在三個不同的處理器上，并且每個任務之間的邊權值存在差異;當某一任務在未分配到合理處理器之前，其所需的通信時間不同;同時，每一個任務在處理器上使用主頻的任務處理時間也有所不同，從而呈現出異構分布式的特點。

2.3能效長度優化

結合對異構分布式嵌入式系統高能效調度的算法和模型設計，需要進一步控制系統的能效長度，從而達到降低系統運行能耗的效果。具體的能效長度優化，是先針對模型中設定的任務處理器能耗預算的分配結果進行把控，從而在能夠滿足整體系統并行任務處理能耗的基礎需求之上，逐步縮減整體的能耗調度長度。在逐步縮減過程中，可以借助數學公式的計算作用，把控任務分配的工作頻率和處理器功耗，進而得出每一項任務的能耗極值。

三、異構分布式嵌入式系統的安全性調度

結合異構分布式嵌入式系統的高能效調度方式，對其安全性調度的研究則是結合系統的安全信息傳輸方案來進行規劃。一般而言，異構分布式嵌入式系統的安全性調度內容包括了計算組件、通信基礎框架的安全設計，避免系統出現資源入侵和被破壞的結果，進而干擾系統運行。主要內容如下：

3.1安全方案設計

對異構分布式嵌入式系統的安全性調度，主要是在系統當中設置一個安全管理和維護模塊，通過入侵安全預警的方法，保障異構分布式嵌入式系統調度信息、任務分配的安全性、真實性以及完整性。具體的方案設計為：通過系統安全信息傳輸預警或者請求，在評估系統運行狀態的情況下，選擇合適的安全策略，更改系統運行安全設備參數，從而保障異構分布式嵌入式系統的安全，并初步完成安全性調度的第一步。

3.2自適應設計

完成異構分布式嵌入式系統的安全方案設計之后，還需要調整方案的適應性，確保其能夠有效保證異構分布式嵌入式系統的應用。在安全性調度的自適應設計當中，可以通過應用中間件平臺和技術的方法，可以及時完成系統傳輸任務，使得系統運行更加具有機動化性和靈活性。自適應設計的內容包括：確保適應目標與系統結合、優化系統自適應的方法和手段、建立完善的自適應方案，從而使得系統接受任務更加具有動態性;并通過獨立的安全性調度功能構件，維護安全功能正常運轉。

四、總結

綜上所述，通過分析異構分布式嵌入式系統的高能效和安全性調度，可以進一步完善異構分布式嵌入式系統的功能，并在降低系統能耗的同時，達到保障系統安全的效果。未來對異構分布式嵌入式系統的分析，會隨著算法和模型的完善，而不斷得到強化。

參考文獻

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