Planificación Tiempo Real en multiprocesadores: reducción de cambios de contexto y migraciones en AlECS

Chils Trabanco, Abel
Briz Velasco, José Luis (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2021
Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas, Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Máster Universitario en Ingeniería Informática

Resumen: El diseño de algoritmos de planificación tiempo real sobre multiprocesadores es un campo en el que la industria tiene interés porque permiten reducir el peso, las dimensiones y el consumo de los sistemas. Uno de los problemas que introducen estos algoritmos es que o bien desperdician tiempo de procesador, o bien introducen sobrecostes al intentar aprovecharlo al máximo, al incrementar las migraciones y cambios de contexto de las tareas.
Este trabajo presenta el algoritmo de planificación CAlECS que trabaja con utilización máxima y genera un número de cambios de contextos y migraciones menor que RUN, algoritmo de referencia en este aspecto.
La principal novedad en su implementación es el uso de una técnica de clustering (agrupamiento) capaz de obtener planificaciones con utilización máxima, a la vez que permite limitar los procesadores a los que puede migrar cada tarea.
Además, genera de forma off-line un ejecutivo cíclico, situándose en la línea de los estándares de la industria de automoción y aeroespacial.
También se ha actualizado el entorno de simulación Tertimuss, usado como base experimental durante el trabajo. Se ha renovado completamente su arquitectura y modo de simulación, pasando de simular ciclos de procesador a simular eventos del sistema. Esto reduce de horas a minutos el tiempo de cómputo cuando se simulan grandes volúmenes de experimentos. Tertimuss se ha ampliado con herramientas que permiten el análisis automático de planificaciones obteniendo diferentes métricas (ej. número de cambios de contexto). Se han añadido nuevos métodos de representación de planificaciones, y nuevos algoritmos de planificación y generación de tareas. En la práctica, Tertimuss es más eficiente al usarse como una biblioteca, por lo que se ha modificado sustancialmente la interfaz de programación que ofrece para facilitar su uso en esa forma.
Por último, se ha planteado un flujo de trabajo que facilita la aplicación de algoritmos de planificado ejecutados off-line sobre sistemas reales. Este es un flujo de trabajo iterativo, que busca en cada iteración ajustar el máximo tiempo de ejecución de las tareas teniendo en cuenta la planificación de las mismas. Esto permite limitar los sobrecostes que se contabilizan en este. Además, se ha analizado los costes en los que incurre un cambio de contexto y una migración en una placa de desarrollo.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master