2.1 DVS任務(wù)調(diào)度模型

　　由1.2可知，當(dāng)系統(tǒng)中任務(wù)之間存在松弛時間的時候，降低處理器的頻率可以縮短任務(wù)之間的松弛時間，同時由于頻率下降導(dǎo)致電壓下降，進而可以減少處理器的能量開銷。然而，什么時候進行DVS的調(diào)度，處理器最低運行在哪個頻率上都需要進一步分析，為此，需要了解每個任務(wù)的相關(guān)信息。本文用一個五元組表示一個任務(wù)，τi=(Si，PTi，ETi，LETi，NPTi)。其中，Si表示第i個任務(wù)的狀態(tài)，是就緒還是阻塞;PTi表示第i個任務(wù)的執(zhí)行周期;ETi表示第i個任務(wù)的執(zhí)行時間，LETi表示第i個任務(wù)在當(dāng)前周期內(nèi)完成剩余指令所需要的時間;NPTi表示第i個任務(wù)距離下一個周期任務(wù)所需的時間。

　　根據(jù)上述定義，系統(tǒng)處理器的利用率Uτ可以表示為：

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　　當(dāng)且僅當(dāng)Uτ<1時任務(wù)集可調(diào)度，任務(wù)間存在松弛時間。這是啟用DVS功能的前提。

　　2.2 判斷是否需要進行DVS調(diào)度

　　為了計算松弛時間存在時處理器最低可以運行在哪個頻率上，引入“變壓因子”這個概念。假設(shè)DVS模塊被調(diào)用時所有就緒任務(wù)需要的執(zhí)行時間為TAllReady，距離下一個等待任務(wù)恢復(fù)的時間為TleastWaiting，那么定義變壓因子FlexibleRatio為：

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　　當(dāng)FlexibleRatio>1時，表示當(dāng)前就緒的任務(wù)可以在下一個任務(wù)從等待中恢復(fù)之前執(zhí)行完畢，這時可以適當(dāng)降低CPU的電壓和頻率，減慢任務(wù)的執(zhí)行速度;當(dāng)FlexibleRatio<1時，表示當(dāng)前就緒的任務(wù)在下一個任務(wù)恢復(fù)之前都不能執(zhí)行完畢，所以這個時候可以提高CPU的電壓和頻率，使當(dāng)前就緒的任務(wù)盡快執(zhí)行完畢，從而使下一個恢復(fù)的任務(wù)可以得到盡快的執(zhí)行;當(dāng)FlexibleRatio=1時，不需要調(diào)整電壓和頻率。

　　2.3 計算可運行的最低頻率

　　處理器的頻率廠是和完成任務(wù)需要的時間T成正比的。它們之間遵循如下關(guān)系：

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　　假設(shè)當(dāng)前處理器的運行頻率為fcur，完成已經(jīng)就緒任務(wù)需要的時間為Tcur，使任務(wù)集可調(diào)度的最低頻率為fnew，以及在新的頻率下完成就緒任務(wù)的時間為Tnew，則它們有如下關(guān)系：

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　　即在某一時刻，滿足系統(tǒng)任務(wù)可調(diào)度的情況下，處理器頻率最低可以運行在FlexibleRatio·fcur。

　　3 DVS在μC/OS—II上的詳細實現(xiàn)

　　3.1 DVS在μC/OS—II上實現(xiàn)的整體結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)第2節(jié)的分析，一個完整的DVS模塊應(yīng)包括兩大部分：一部分是更新DVS任務(wù)控制信息，另外一部分是可調(diào)度的最低頻率的計算。其中，第二個部分又可以分為兩個層次，即最低頻率的計算和頻率的硬件設(shè)置部分，這樣分層之后有助于改進后μC/OS—II的移植。DVS功能在μC/0S—II的實現(xiàn)總體結(jié)構(gòu)如圖3所示，下面詳細描述各個部分的實現(xiàn)過程。

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　　3.2 更新DVS任務(wù)控制信息

　　為了讓系統(tǒng)知道每個任務(wù)的詳細情況，實現(xiàn)過程中建立如下結(jié)構(gòu)體保存任務(wù)的信息：

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　　該結(jié)構(gòu)體作為任務(wù)控制塊的一部分，在任務(wù)創(chuàng)建時，將μC/OS—II自身預(yù)留的任務(wù)擴展指針OSTCBExtPtr指向該結(jié)構(gòu)體。這些信息必須在每一個時鐘節(jié)拍之后都有變化，因此它們必須在每一個時鐘節(jié)拍進行更新。更新這部分信息的代碼被放在OSTimeTickHook()函數(shù)中。