主要内容

动态电压定标应用中的负荷建模

此示例使用：

开放模式

概述

此示例显示AT90S8535微控制器如何根据工作负载使用动态电压缩放（DVS）功能来调整输入电压。通过在工作负载较低时降低输入电压，微控制器在保证服务质量的同时降低能耗。DVS控制器基于称为无穷小扰动分析（IPA）的在线梯度估计技术。在参数化系统的单个模拟中，而不是传统有限差分方法所需的大量模拟中，IPA可以提供灵敏度信息，从而产生作为参数函数的系统性能指标的一阶近似值。

在控制器上应用IPA

要最小化的性能指标是每个作业的平均成本，由

$$J（\theta）=wP（\theta）+S（\theta）=wc{2}\left[V{t}/\left（1-c{1}/\theta\right）\right]^{2}+S（\theta）$$

哪里

  • $$\theta$$为工作的平均服务时间，是输入电压v的函数$$\theta$$也会产生V的最佳值。

  • $ $ $ $是一个加权常数。

  • $$P（\theta）$$是一项工作的平均能量消耗，单位为焦耳。

  • $ $ $ $ Sθ(\)是作业的平均系统时间，用于衡量服务质量。该模型使用了M/M/1排队系统，因此为$ $ $ $ Sθ(\)提供了一种将模拟中的IPA结果与理论结果进行比较的方法。

  • $$c{1}$$和$$c{2}$$是设备相关的常数。

  • $$V_{t}$$是设备的最小输入电压。

求价值$$\theta$$的$$dJ/d\theta$$为0时，该模型采用常数步长梯度法$$\Delta=10^{-5}$$．的$$k$$优化的第次迭代，在$$k$$工作，使用估计$$\theta_{k}$$产生

了解IPA的估算$$dS/d\theta$$，请参阅中列出的作品参考文献．

模型的结构

该模型包括以下组件：

  • 作业到达部分：提供构成工作负载的作业的来源

  • 蓝色部分中的FIFO队列、单服务器和其他块：为系统中的作业提供队列

  • DVS优化器子系统：使用队列长度，$$\theta_{k}$$值、最新作业的服务时间和要计算的作业总数$$\theta{k+1}$$和相应更新的输入电压。

并显示结果

模型包括以下视觉方式来了解其性能：

  • 显示DVS控制器在模拟过程中如何改变电压以降低每个作业的平均成本的动态图。

  • 显示作业的平均服务时间的显示块。

  • 显示相应输入电压的显示块。

要进行实验，请尝试在运行模拟之前更改平均到达间隔时间块的值。

参考文献

[1] 卡桑德拉斯、C.G.和S.Lafortune。离散事件系统简介. 马萨诸塞州波士顿：Kluwer学术出版社，1999年。

[2] 李、W、C.G.卡桑德拉斯和M.I.克伦。“基于模型的动态电压缩放控制器设计，基于使用SimEvents的在线梯度估计。”第45届IEEE决策与控制会议记录. 2006年，第6088-6092页。

[3] Weiser, M.， B. Welch, A. Demers, S. Shenker。“减少CPU能量的调度”。第一届操作系统设计与实现研讨会论文集. 1994年，第13-23页。

另见

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