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Enregistrement W2243986521 · doi:10.1561/1000000042

Utilization Control and Optimization of Real-Time Embedded Systems

2015· article· en· W2243986521 sur OpenAlexaff
Xue Liu, Xi Chen, Fanxin Kong

Notice bibliographique

RevueFoundations and Trends® in Electronic Design Automation · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueReal-Time Systems Scheduling
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceWorkloadOverhead (engineering)CorrectnessIdentification (biology)Model predictive controlReal-time computingOptimal controlDistributed computingControl (management)Embedded system

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Real-time embedded systems have been widely deployed in missioncritical applications, such as avionics mission computing, highway traffic control, remote patient monitoring, wireless communications, navigation, etc. These applications always require their real-time and embedded components to work in open and unpredictable environments, where workload is volatile and unknown. In order to guarantee the temporal correctness and avoid severe underutilization or overload, it is of vital significance to measure, control, and optimize the processor utilization adaptively. A key challenge in this mission is to meet real-time requirements even when the workload cannot be accurately characterized a priori. Traditional approaches of worst-case analysis may cause underutilization of resources, while Model Predictive Control (MPC) based approaches may suffer severe performance deterioration when large estimation errors exist. To address this challenging problem and provide better system performance, we have developed several important online adaptive optimal control approaches based on advanced control techniques. Our approaches adopt Recursive Least Square (RLS) based model identification and Linear Quadratic (LQ) optimal controllers to guarantee that the systems are neither overloaded, nor underloaded. These proposed approaches, as well as the associated tools, can quickly adapt to volatile workload changes to provide stable system performance. To minimize the impact of modeling errors, we adopt the Adaptive Critic Design (ACD) technique and develop an improved solution that requires little information of the system model. To deal with the discrete task rates, we further propose to utilize the frequency scaling technique to assist the utilization control and optimization. The computational overhead of centralized approaches explodes as the scale of systems increases. To ensure system scalability and global stability, decentralized control and optimization approaches are desired. We leverage an efficient decoupling technique and derive several distributed approaches. These approaches adopt one feedback loop to adjust the task rate, and apply another feedback loop to control the CPU frequency asynchronously. As these two manipulated variables (i.e., the CPU frequency and task rate) contribute to the system performance together with a strong coupling, asynchronous control approaches may not be able to achieve the optimal performance. To handle this coupling, we further develop a synchronous rate and frequency control and optimization approach. This approach jointly and synchronously adjusts rate and frequency settings, and achieves enhanced system performance. All the aforementioned approaches are based on certain mathematical models. However, it is sometimes hard to develop an exact model to characterize a real-time embedded system. In order to deal with this issue, we further develop a model-free utilization control and optimization solution by applying the fuzzy logic control theory. The application of this theory allows us to achieve the desired performance in a nonlinear dynamic system without a specific system model. The proposed fuzzy utilization control approaches are stable and fast-converging, and achieve smaller tracking errors than model-based approaches.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,034
Tête enseignante GPT0,280
Écart entre enseignants0,246 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations7
Publié2015
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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