| 1. |
- Dobrin, Radu, 1970-
(författare)
-
Combining Off-line Schedule Construction and Fixed Priority Scheduling in Real-Time Computer Systems
- 2005
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Datorer har blivit lika vanliga i samhället under de senaste 10 åren som vanliga mikrovågsugnar i hemmet. Förutom hem-PC som numera finns i nästan alla hushåll, är nästan all elekronik i hemmet (till exempel dvd-spelaren eller tv apparaten) eller i bilen, datorstyrt. I de enklaste fallen består dessa system av en dator och ett antal datorprogram som körs på den.I och med att dessa system blir allt mer avancerade så ökar kraven på datorns effektivitet också, till exempel hur många program kan köras på samma dator samtidigt, medan priserna på den färdiga produkten måste hållas så låga som möjligt för att kunna anpassas till marknaden.Vissa program i ett datorstyrt system är viktigare än andra att de utförs korrekt med avseende på både funktionalitet och tid. I bilar, till exempel, är det ytterst viktigt att datorprogrammen som styr airbagen eller bromsarna alltid fungerar som de ska, medan cd- äxlaren inte är så kritiskt för passagerarnas säkerhet. Både airbagen och cd-växlaren måste reagera på externa händelser (krock eller tryck på play knappen). Medan airbagen måste aktiveras inom en viss tidsintervall, dvs, inte före en krock, men inte för sent efter en krock heller, så spelar det ingen större roll om det tar en halv sekund extra mellan tiden man trycker på play knappen på cd:n och tiden när låten börjar spelas upp. Alla dessa system måste kunna koexistera utan att påverka varandra på ett negativt sätt, dvs, om cd-växlaren slutar fungera, får det inte påverka bromsarnas funktionalitet.I vissa system, är grunddesignen gjort på så sätt att det är svårt att lägga till ytterligare funktionalitet, oftast i form av nya datorprogram. Om man, till exempel, vill lägga till ett antisladd system i en bil, som kommer att styras av bil datorn, så måste man kunna vara säker på att resten av programmen som körs på samma dator, i synnerhet de kritiska delarna (till ex. airbag), fortfarande kommer att fungera felfritt. Å andra sidan, ju mera program man lägger till i systemet, desto svårare blir det för datorn att hantera dem. Detta leder oftast till behovet att förnya datorn till en kraftigare modell som ska lätt hantera de gamla programmen. Samtidigt så måste man fortfarande säkerställa att programmen fungerar korrekt. Att garantera att det nya systemet som består av en ny dator och de gamla programmen uppfyller kraven på korrekt funktionalitet, kan vara ett väldigt svår uppgift.I det här arbetet, vi förseslår metoder som gör det möjligt och lätt att utföra ovannämda uppgifter, dvs, att utöka funktionaliteten i befintliga datorsystem eller att uppgradera systemen medan den kritiska beteendet garanteras. Samtidigt, introducerar vi metoder for att förbättra efektiviteten i befintliga datorstyrda system som används i dagens läge i, till exempel, bil och flygindustrin.
|
|
| 2. |
- Isovic, Damir, 1974-
(författare)
-
Flexible Scheduling for Media Processing in Resource Constrained Real-Time Systems
- 2004
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- The MPEG-2 standard for video coding is predominant in consumer electronics for DVD players, digital satellite receivers, and TVs today. MPEG-2 processing puts high demands on audio/video quality, which is achieved by continuous and synchronized playout without interrupts. At the same time, there are restrictions on the storage media, e.g.., limited size of a DVD disc, communication media, e.g., limited bandwidth of the Internet, display devices, e.g., the processing power, memory and battery life of pocket PCs or video mobile phones, and finally the users, i.e., humans ability of perceiving motion. If the available resources are not sufficient to process a full-size MPEG-2 video, then video stream adaptation must take place. However, this should be done carefully, since in high quality devices, drops in perceived video quality are not tolerated by consumers.We propose real-time methods for resource reservation of MPEG-2video stream processing and introduce flexible scheduling mechanisms for video decoding. Our method is a mixed offline and online approach for scheduling of periodic, aperiodic and sporadic tasks, based on slot shifting. We use the offline part of slot shifting to eliminate all types of complex task constraints before the runtime of the system. Then, we propose an online guarantee algorithm for dealing with dynamically arriving tasks. Aperiodic and sporadic tasks are incorporated into the offline schedule by making use of the unused resources and leeways in the schedule. Sporadic tasks are guaranteed offline for the worst-case arrival patterns and scheduled online, where an online algorithm keeps track of arrivals of instances of sporadic tasks to reduce pessimism about future sporadic arrivals and improve response times and acceptance of firm aperiodic tasks. At runtime, our mechanism ensures feasible execution of tasks with complex constraints in the presence of additional tasks or overloads.We use the scheduling and resource reservation mechanism above to flexibly process MPEG-2 video streams. First, we present results from a study of realistic MPEG-2 video streams to analyze the validity of common assumptions for software decoding and identify a number of misconceptions. Then, we identify constraints imposed by frame buffer handling and discuss their implications on the decoding architecture and timing. Furthermore, we propose realistic timing constraints demanded by high quality MPEG-2 software video decoding. Based on these, we present a MPEG-2 video frame selection algorithm with focus on high video quality perceived by the users, which fully utilize limited resources. Given that not all frames in a stream can be processed, it selects those which will provide the best picture quality while matching the available resources, starting only such decoding, which is guaranteed to be completed. As a final result, we provide a real-time method for flexible scheduling of media processing in resource constrained system. Results from study based on realistic MPEG-2 video underline the effectiveness of our approach.
|
|
| 3. |
- Lennvall, Tomas, 1974-
(författare)
-
Adapting to Varying Demands in Resource Constrained Real-Time Devices
- 2005
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Inom en nära framtid kommer så kallade digitala underhållningssystem att bli mer och mer populära i hemmen. En stor fördel med dessa system är att apparaterna, t.ex. TVn, DVDn, digital boxen, och datorn, kommer att kunna kopplas ihop trådlöst, vilket gör det möjligt att slippa sladdar mellan dem.Detta innebär också att flera apparater (TVn, PCn, eller mobiltelefonen) kommer att ha möjlighet att spela upp en DVD film som sitter i DVD spelaren, oavsett vart i huset apparaterna finns. Det blir till och med möjligt att flytta de mobila apparaterna medans filmen spelas upp, t.ex. kan man gå runt i huset samtidigt som man tittar på filmen på en liten handdator eller mobiltelefon. Detta är inte möjligt idag eftersom man kopplar en sladd direkt mellan DVD spelaren och TVn.De digitala underhållningssytemen måste klara av att hantera både ljud (musik) och bild (film) på ett sätt som är tillfredställande för den som använder systemet, d.v.s, kvaliteten på ljudet som spelas upp eller bilden som visas måste vara minst lika bra som den är idag.Detta kommer att ställa höga krav på apparaterna, som måste hålla de kvalitetskrav som ljud (musik) och bildströmmar (film) har. Tack vare flexibiliteten, d.v.s, möjligheten att ha mobila apparater, i dessa system, och kraven på systemen, uppstår nya problem som inte funnits innan. T.ex. så har inte handdatorer eller mobiltelefoner den tekniska möjligheten att spela upp en DVD film med samma kvalitet som på en TV. Ett annat problem är den varierande kapaciteten i det trådlösa nätverket som knyter samman alla apparater. På grund av att nätverket är väldigt känsligt för störningar (t.ex. från mikrovågsugnar) så varierar kapaciteten för nätverket hela tiden, något som inte är fallet när man har ett nätverk med sladdar. Detta leder till problem med den trådlösa överföringen mellan olika apparater. Eftersom en DVD film kräver en hel del kapacitet från nätverket, och man inte kan vara säker på vad som finns tillgängligt så vet man inte om överföringen av filmen kommer att gå bra.I vår forskning presenterar vi två olika sätt att hantera problemen med olika apparaters tekniska begränsningar och det trådlösa nätverkets varierande kapacitet. För att hantera problemet med olika apparater och dess varierande tekniska möjligheter så har vi tagit fram metoder som möjliggör för oss att anpassa uppgifterna (t.ex. spela musik eller film) som utförs på apparaten beroende på den tekniska kapaciteten de har. Vi föreslår även en metod där vi mäter hur mycket kapacitet som det finns tillgängligt i det trådlösa nätverket. Eftersom kapaciteten på nätverket varierar repeterar vi mätningen med jämna mellanrum så att vi hela tiden har en aktuell bild av vad som finns tillgängligt. Vi använder sedan den informationen för att anpassa det som skall överföras (musik eller film) för att hela tiden göra det bästa möjliga av situationen.
|
|
| 4. |
- Rizvanovic, Larisa, 1971-
(författare)
-
Resource Management Framework for Distributed Heterogeneous Systems
- 2008
-
Licentiatavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- In distributed heterogeneous computing environments, such as in-home entertainment networks and mobile computing systems, independently developed applications share common resources, e.g., CPU or network bandwidth. The resource demands coming from different applications are usually highly fluctuating over time. For example, video processing results in both stochastic fluctuations, caused by different coding techniques for video frames, and structural fluctuations, due to scene changes. Similarly, wireless networks applications are exposed to long-term bandwidth variations caused by other application in the system that are using the same wireless network simultaneously, and short-term oscillations due to radio frequency interference, like microwave ovens or cordless phones. Still, applications in such open, dynamic and heterogeneous environments are expected to maintain required performance levels.In this thesis, we look into solutions for efficient transport of video streams with acceptable playout quality in home networks, which requires management of both networks and CPUs. We propose a framework for efficient resource management for streaming in heterogeneous system, called the Matrix. The Matrix is based on a global abstraction of device states, which reduces system state information and decreases overheads for its determination and dissemination. It provides access to the entire system state in acceptable fresh way, enabling system wide optimized decisions to be taken.Moreover, we use the Matrix framework as the platform to develop a method for an efficient Quality-of-Service (QoS) provision and adaptation in dynamic, heterogeneous systems. QoS adaptation is one of the crucial operations to maximize overall system quality as perceived by the user while still satisfying individual application demands. It integrates local QoS mechanisms of the involved devices that deal mostly with short-term resource fluctuations, with a global adaptation mechanism that handles structural and long-term load variations on the system level. We have illustrated the effectiveness of our QoS adaptation approach in the context of video streaming. However, we do not see any limitation to expand the usage of our approach to the health sector, or some other community social/industrial applications. Resource management and QoS adaptation are required whenever we are surrounded with heterogeneous, mobile, and dynamic environment.
|
|
