Seminario: Planificación hard real-time sensible al calentamiento y el ahorro energético en chips multicore

Ponente: Gaddiel Desirena López* 

Lugar y hora: Seminario 21 Ada Byron, jueves 1 de Marzo, 10 am 

Duración aprox.: 50' + preguntas 

*Estudiante de doctorado del CINVESTAV, Guadalajara, Mexico,  bajo la supervisión  de J.L. Briz en Zaragoza y de Antonio Ramírez en el CINVESTAV. Gaddiel finaliza ahora su estancia en el Depto.

  

Resumen: 

Los sistemas hard real-time se han basado tradicionalmente en plataformas uniprocesador, ya que las bases teóricas de su planificación incluyendo posibilidades y límites son bien conocidos, y existe una experiencia de décadas en su utilización práctica. 

Sin embargo, el uso de SoCs permite reducir cada vez más el factor de tamaño, peso y potencia (SWaP) de los sistemas de monitorización y control en aviónica, automoción, satélites o robots móviles. La planificación de tareas con restricciones duras de tiempo real en estos sistemas lleva siendo un problema de alto interés en la última década, con algunos sistemas ya en proceso de certificación. 

La planificación en sistemas multiprocesador puede hacerse mediante un esquema global, particionado y semi-particionado para tareas con prioridades fijas o estáticas. La planificación con prioridades fijas es bien conocida y sencilla en el caso de tareas esporádicas periódicas e independientes, pero encontrar una solución óptima es NP-hard, por lo que asegurar el cumplimiento de plazos requiere utilizar un hardware más potente del realmente imprescindible, lo que penaliza consumo y coste.Por otra parte, si se considera un esquema de planificación global con prioridades dinámicas se  permite utilizaciones del 100% de las CPUs a costa de un alto número de cambios de contexto y migraciones. 

La consideración de restricciones térmicas en la planificación, el ahorro energético mediante la regulación de frecuencia con fines de ahorro energético cuando la ejecución real está por debajo del WCET, la acotación de migraciones y cambios de contexto, y la consideración de tareas con recursos compartidos, son problemas abiertos de alto interés en el campo en este momento. 

El trabajo de Gaddiel se sitúa en este contexto. Resumirá lo realizado hasta el momento y las vías actuales de avance: 

- Un modelo integrado (tareas y CPUs incluyendo el comportamiento térmico) basado en Timed Continous Petri Nets (TCPNs) que ha permitido avanzar en los siguientes puntos. 

- El diseño y evaluación de planificadores fluidos globales que atienden a restricciones temporales y térmicas mediante el uso de algoritmos de control. 

- El diseño de un algoritmo de asignación de tareas en un sistema multiprocesador de tiempo real para mantener la temperatura bajo un nivel máximo y minimizar el consumo de energía. 

- El diseño de un algoritmo para aceptar tareas aperiódicas en el sistema sin comprometer el cumplimiento de plazos de las periódicas ni las restricciones térmicas.