异构分布式嵌入式系统的高能效与安全性调度探讨

顾鹏

摘 要：本文主要分析了异构分布式嵌入式系统的高效性和安全性调度问题，重点介绍了异构分布式嵌入式系统的应用内容，其具有耦合程度高、应用效果突出的优点，满足了特殊的行业需求。通过分析异构分布式嵌入式系统的高效性与安全性调度，不断推动系统性能的完善，并发挥其高能效、安全调度的运行价值。

关键词：异构分布式;嵌入式系统;高能效;安全性;调度

一、异构分布式嵌入式系统的体系分析

据有关调查显示，目前我国异构分布式嵌入式系统的应用情况，主要是受到与计算机系统融合应用的程度不同而显示出效果差异。对比异构分布式嵌入式系统的构成，可以发现，其与嵌入式计算机系统的主要区别集中在计算组件的性能以及其所能够达到的计算效率等方面，从而显示出高能效的优点。异构分布式嵌入式系统的体系见图1。

结合上图，异构分布式嵌入式系统计算组件的性能将直接影响到其运行效果，并与高能效存在直接关联。一般而言，系统计算组件由CPU、数字信号处理器以及定制芯片等三部分构成，并对编程现场资源、控制组件任务能耗、分配处理任务具有重要作用。而在通信基础框架中，单一总线和桥接异构总线都是其基本的通信方式，都可以满足不同任务之间互相通信的需求。但异构网络的通信方式，更加便捷和灵活，但也存在较多的问题影响着最终的通信效果。

二、异构分布式嵌入式系统的高能效调度

对异构分布式嵌入式系统的高能耗调度分析，主要是基于平均预分配的系统处理方式，以动态电压调整技术为核心，预分配系统任务并控制处理器能耗。但是，随着异构分布式嵌入式系统研究的不断深入，可以提出更好的系统算法来降低系统运行的能效，进而获得更短的高能效调度距离。其主要设计内容见图2。

2.1算法研究

现阶段对异构分布式嵌入式系统的高能效调度研究，仍是从既有能耗约束的实际情况出发，重新设计并优化系统的调度方法。对于算法的研究，主要是提出异构分布式嵌入式系统全新的任务分配方式，进而调整系统能耗调度的敏感度，达到高能效的效果。算法的具體设计内容包括了：优化系统计算组件任务处理方式，通过预先分配的方法减少固有能耗约束值的调度长度;通过傅里叶变换或者高斯消除等数学方法来开展模拟实验，提高任务分配的合理性和科学性，从而达到有效控制系统能耗的目的。

2.2 模型设计

对异构分布式嵌入式系统高能效调度的模型设计，是以系统的一组异构处理器为基础，通过将系统需要进一步处理的并行任务进行划分的方式，将其展示为DAG图，从而模拟每一个组成任务结点所指向的任务处理器、处理流程、分配方式以及处理时间;并结合通信的配合效果，得出任务之间数据传输的通信时间。经过建模可以发现：以10 个小组任务组成整体的并行任务为例，10个小组任务会并行在三个不同的处理器上，并且每个任务之间的边权值存在差异;当某一任务在未分配到合理处理器之前，其所需的通信时间不同;同时，每一个任务在处理器上使用主频的任务处理时间也有所不同，从而呈现出异构分布式的特点。

2.3能效长度优化

结合对异构分布式嵌入式系统高能效调度的算法和模型设计，需要进一步控制系统的能效长度，从而达到降低系统运行能耗的效果。具体的能效长度优化，是先针对模型中设定的任务处理器能耗预算的分配结果进行把控，从而在能够满足整体系统并行任务处理能耗的基础需求之上，逐步缩减整体的能耗调度长度。在逐步缩减过程中，可以借助数学公式的计算作用，把控任务分配的工作频率和处理器功耗，进而得出每一项任务的能耗极值。

三、异构分布式嵌入式系统的安全性调度

结合异构分布式嵌入式系统的高能效调度方式，对其安全性调度的研究则是结合系统的安全信息传输方案来进行规划。一般而言，异构分布式嵌入式系统的安全性调度内容包括了计算组件、通信基础框架的安全设计，避免系统出现资源入侵和被破坏的结果，进而干扰系统运行。主要内容如下：

3.1安全方案设计

对异构分布式嵌入式系统的安全性调度，主要是在系统当中设置一个安全管理和维护模块，通过入侵安全预警的方法，保障异构分布式嵌入式系统调度信息、任务分配的安全性、真实性以及完整性。具体的方案设计为：通过系统安全信息传输预警或者请求，在评估系统运行状态的情况下，选择合适的安全策略，更改系统运行安全设备参数，从而保障异构分布式嵌入式系统的安全，并初步完成安全性调度的第一步。

3.2自适应设计

完成异构分布式嵌入式系统的安全方案设计之后，还需要调整方案的适应性，确保其能够有效保证异构分布式嵌入式系统的应用。在安全性调度的自适应设计当中，可以通过应用中间件平台和技术的方法，可以及时完成系统传输任务，使得系统运行更加具有机动化性和灵活性。自适应设计的内容包括：确保适应目标与系统结合、优化系统自适应的方法和手段、建立完善的自适应方案，从而使得系统接受任务更加具有动态性;并通过独立的安全性调度功能构件，维护安全功能正常运转。

四、总结

综上所述，通过分析异构分布式嵌入式系统的高能效和安全性调度，可以进一步完善异构分布式嵌入式系统的功能，并在降低系统能耗的同时，达到保障系统安全的效果。未来对异构分布式嵌入式系统的分析，会随着算法和模型的完善，而不断得到强化。

参考文献

[1] 刘樑骄，谢国琪，李仁发， 等.异构系统双关键级分布式功能的动态调度[J].计算机研究与发展，2016，53（6）：1186-1201.

[2] 石丹.分布式实时嵌入式系统的分析和合成[J].国外科技新书评介，2006，000（006）：12.