Software parametrization of feasible reconfigurable real-time systems under energy and dependency constraints

Abstract

Enforcing temporal constraints is necessary to maintain the correctness of a realtime system. However, a real-time system may be enclosed by many factors and constraints that lead to different challenges to overcome. In other words, to achieve the real-time aspects, these systems face various challenges particularly in terms of architecture, reconfiguration property, energy consumption, and dependency constraints. Unfortunately, the characterization of real-time task deadlines is a relatively unexplored problem in the real-time community. Most of the literature seems to consider that the deadlines are somehow provided as hard assumptions, this can generate high costs relative to the development time if these deadlines are violated at runtime. In this context, the main aim of this thesis is to determine the effective temporal properties that will certainly be met at runtime under well-defined constraints. We went to overcome these challenges in a step-wise manner. Each time, we elected a well-defined subset of challenges to be solved. This thesis deals with reconfigurable real-time systems in mono-core and multi-core architectures. First, we propose a new scheduling strategy based on configuring feasible scheduling of software tasks of various types (periodic, sporadic, and aperiodic) and constraints (hard and soft) mono-core architecture. Then, the second contribution deals with reconfigurable real-time systems in mono-core under energy and resource sharing constraints. Finally, the main objective of the multi-core architecture is achieved in a third contribution.

Das Erzwingen zeitlicher Beschränkungen ist notwendig,um die Korrektheit eines Echtzeitsystems aufrechtzuerhalten. Ein Echtzeitsystem kann jedoch von vielen Faktoren und Beschränkungen umgeben sein, die zu unterschiedlichen Herausforderungen führen, die es zu bewältigen gilt. Mit anderen Worten, um die zeitlichen Aspekte zu erreichen, können diese Systeme verschiedenen Herausforderungen gegenüberstehen, einschliesslich Architektur, Rekonfigurationseigenschaft, Energie und Abhängigkeitsbeschränkungen. Leider ist die Charakterisierung von Echtzeit-Aufgabenterminen ein relativ unerforschtes Problem in der Echtzeit-Community. Der grösste Teil der Literatur geht davon aus, dass die Fristen (Deadlines) irgendwie als harte Annahmen bereitgestellt werden, was im Verhältnis zur Entwicklungszeit hohe Kosten verursachen kann, wenn diese Fristen zur Laufzeit verletzt werden. In diesem Zusammenhang ist das Hauptziel dieser Arbeit, die effektiven zeitlichen Eigenschaften zu bestimmen, die zur Laufzeit unter wohldefinierten Randbedingungen mit Sicherheit erfüllt werden. Wir haben diese Herausforderungen schrittweise gemeistert. Jedes Mal haben wir eine wohldefinierte Teilmenge von Herausforderungen ausgewählt, die es zu lösen gilt. Zunächst schlagen wir eine neue Scheduling-Strategie vor, die auf der Konfiguration eines durchführbaren Scheduling von Software-Tasks verschiedener Typen (periodisch, sporadisch und aperiodisch) und Beschränkungen (hart und weich) einer Mono-Core-Architektur basiert. Der zweite Beitrag befasst sich dann mit rekonfigurierbaren Echtzeitsystemen in Mono-Core unter Energie und Ressourcenteilungsbeschränkungen. Abschliessend wird in einem dritten Beitrag das Verfahren auf Multi-Core-Architekturen erweitert.