Um Gerente de Energia para Sistemas Profundamente Embarcados

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Baltazar Mendes de Almada
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1 Um Gerente de Energia para Sistemas Profundamente Embarcados Geovani R. Wiedenhoft, Arliones Hoeller Jr. e Antônio A. Fröhlich Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 1

2 Visão Geral da Apresentação Contextualização Motivação Abordagens na Literatura Gerente de Energia Algoritmo de Gerência Avaliações do Gerente Algoritmo das Aplicações Resultados Conclusão Trabalhos Futuros Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 2

3 Onde estão os Processadores? Tennenhouse 2000 Embarcados 80.00% Interativos 2.00% Robôs 6.00% Veículos 12.00% 8-bit 63.00% >= 32-bit 3.00% 16-bit 12.00% 4-bit 22.00% Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 3

Sistemas Embarcados Dedicados a realizar um

HW e de SW Com limitações de recursos Alimentados

controlar ambientes ex: Máquinas, dispositivos

4 Sistemas Embarcados Dedicados a realizar um conjunto de tarefas Projeto envolve elementos de HW e de SW Com limitações de recursos Alimentados por baterias Utilizados para monitorar e/ou controlar ambientes ex: Máquinas, dispositivos eletrônicos Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 4

5 Motivação Vasta maioria dos processadores fica em SEs Muitos alimentados por baterias Bateria primordial para disponibilidade do sistema Hardware provê mecanismos DVS (Dynamic Voltage Scaling) Hibernação de recursos Gerência sem sobrecustos Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 5

6 Gerência Dirigida pela Aplicação Sobrecusto minimizado no sistema Conhecimento do programador Pontos específicos Programas determinísticos Liberdade de gerência Alteração manual da aplicação Complexidade do código Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 6

7 EPOS Embedded Parallel Operating System Orientado à aplicação Baseado em componentes Agrega apenas o necessário Aplicações independentes de plataforma Abstrações Mediadores Aspectos de cenário IA32, PowerPC32, AVR8 Infra estrutura de gerência de energia Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 7

8 Infra estrutura de gerência do EPOS Interface uniforme Gerência em diferentes níveis Abstração de alto nível Acesso direto aos modos do Hardware Em diferentes subsistemas Processamento Comunicação Sistema como um todo Redes de Petri Geração automática Reduzido custo e de forma consistente Implementado como um aspecto AOP Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 8

9 Gerente de Energia Agente externo à aplicação Sistema Operacional ou BIOS Comportamento do sistema Dependente do algoritmo utilizado Equilíbrio entre economia e sobrecusto Limitações impedem o uso de algoritmos complexos Sobrecusto na execução da aplicação Técnicas não consideram periféricos TinyOS, Mantis OS, SOS Realizado pelo escalonador Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 9

10 Gerente de Energia Proposto Estender a infra estrutura do EPOS Aspecto AOP Configurabilidade Adaptabilidade Heurísticas replugáveis Modos de operação do gerente Gerente habilitado ou não Monitorar apenas os componentes desejados Gerente Ativo ou Passivo no sistema Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 10

11 Algoritmo de Gerência Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 11

12 Avaliações do Gerente Ambiente de Execução Microcontrolador ATMega16 da Atmel 8 bits 16 KB de memória 1 KB de RAM kit STK500 Testes Aplicação sem a gerência de energia Gerência dirigida pela aplicação Gerente de energia 20 iterações de 10 segundos cada Média dos valores, com retirada de 20% maiores e 20% menores valores Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 12

13 Algoritmo das Aplicações Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 13

14 Aplicação Determinística Arquitetura Tamanho Agregado Energia Consumida Economia ( Bytes ) ( J ) ( % ) Sem Gerência - 0, Dirigida pela Aplicação 548 0,3004 4,80% Threshold= ,3079 2,50% Threshold= ,3043 3,60% Threshold= ,3008 4,70% Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 14

15 Aplicação Não Determinística Arquitetura Tamanho Agregado Energia Consumida Economia ( Bytes ) ( J ) ( % ) Sem Gerência - 0, Dirigida pela Aplicação 552 0,3042 0,40% Threshold= ,3034 1,00% Threshold= ,3014 1,30% Threshold= ,3037 0,50% Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 15

16 Conclusão Gerente de energia Estende a infra estrutura do EPOS Implementação como aspecto Alta configurabilidade Heurísticas replugáveis Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 16

17 Trabalhos Futuros Novos algoritmos Gerência Cooperativa Compromisso entre as duas partes Aplicação e Sistema Operacional Possibilidades: Aplicação fornece dicas para o sistema operacional realizar a gerência do consumo de energia Gerência realizada pela aplicação, e o gerente global à aplicação auxilia evitando que a aplicação erre Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 17

18 Um Gerente de Energia para Sistemas Profundamente Embarcados Geovani R. Wiedenhoft, Arliones Hoeller Jr. e Antônio A. Fröhlich Geovani Ricardo Wiedenhoft ( 18

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