学位论文简介
面向智能网联汽车、无线基站等嵌入式实时应用，集群多核平台需要在严格实时约束下兼顾资源利用效率与系统能耗。对于任意截止期周期有向无环图（DAG）任务，节点依赖与跨作业执行重叠共同制约调度时序，而簇级功耗控制使实际节能收益取决于物理簇的整体忙闲结构，任务层面的调度余量与核心空闲难以直接转化为平台层面的能耗降低。同时，任务核心需求与物理簇粒度之间的不匹配可能造成资源闲置，使执行时序、资源组织与功耗控制之间的耦合更加复杂。本文面向同构集群多核平台，以簇级全核空闲窗口的构造与利用为主线，研究实时约束下的时序调整、跨任务资源共享与多机制能耗优化，分别面向专属簇和共享簇部署，构建从Retention利用到动态电压频率调节（DVFS）与多状态动态电源管理（DPM）统一优化的能效调度方法。主要研究内容与贡献如下：
（1）提出基于可推迟划分的专属簇能效调度方法PRES。针对跨作业执行交错制约簇级低功耗状态利用的问题，利用任意截止期条件下的时序调整空间，通过可推迟子DAG划分与释放门控，主动构造可供Retention利用的簇级全核空闲窗口。建立可推迟划分的合法性条件与相应的可调度性保证，在满足节点依赖、非抢占执行和截止期约束的前提下，优化簇级忙闲结构，实现具有实时性保证的静态能耗优化。
（2）提出兼顾能效与核心利用率的多DAG共享调度方法PREHS。针对专属簇部署中资源粒度不匹配导致的核心闲置问题，在PRES的局部划分与调度构造基础上，通过簇内互斥空间共享整合不同任务的剩余核心需求，将其映射至同一物理簇内互不重叠的核心子集。依据共享后的聚合忙闲结构评价Retention收益，建立以稳态平均功率严格降低为准则的成对共享机制，在保持任务局部实时性保证的同时，协调资源利用与簇级节能，提高给定平台配置下的任务承载能力。
（3）提出融合时序构造与多机制功耗控制的统一能效调度方法FTE。面向专属簇部署，联合跨作业与作业内时序调整，主动构造并整合可利用的节能机会；针对给定参考调度，建立离散DVFS与多状态DPM的统一能耗优化模型，并给出精确动态规划求解方法。以稳态平均功率为统一评价依据，将功耗控制的实际收益纳入调度与资源配置方案的选择，实现执行时序构造、功耗机制选择与资源配置之间的协同优化。
（4）构建面向共享簇部署的统一能效调度方法FTE-S。针对多任务共享引起的执行结构变化及其对簇级功耗控制的影响，将FTE的局部调度选择与PREHS的共享资源组织相结合，在保持合并前已认证任务局部参考调度的基础上，对共享组的聚合执行结构实施统一DVFS/DPM优化。通过持续调度分析与稳态能耗评价，建立共享执行与簇级功耗控制之间的一致性保证，将统一能效优化拓展至多任务共享场景，实现实时约束下时序调整、空间共享与功耗控制的协同。
主要学术成果
[1] Xiangzhen Xiao, Weijie Wang, Wanli Chang. Fabricate-then-Exploit: Unified Energy-Efficient Scheduling for Arbitrary-Deadline DAG Tasks on Clustered Multicores. IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS), 2026. （CCF A类会议，第一作者，已录用，Outstanding Paper）
[2] Xiangzhen Xiao, Weijie Wang, Weichen Liu, Wanli Chang. Retention-Based Energy-Efficient and High-Core-Utilization Scheduling for Arbitrary-Deadline DAGs. ACM Transactions on Embedded Computing Systems (TECS), 2026. DOI: 10.1145/3820764. （CCF B类期刊，第一作者，在线发表）
[3] Xiangzhen Xiao, Weijie Wang, Wenhong Ma, Wanli Chang. Brief Industry Paper: Retention-Based Energy-Efficient Scheduling of Arbitrary-Deadline DAG Tasks on Multicore Platforms. 2023 IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS), 2023: 500–505. （CCF A类会议，第一作者，Brief Industry Paper）
[4] Wenhong Ma, Xiangzhen Xiao, Guoqi Xie, Nan Guan, Yu Jiang, Wanli Chang. Fault Tolerance in Time-Sensitive Networking with Mixed-Critical Traffic. 2023 60th ACM/IEEE Design Automation Conference (DAC), 2023: 1–6. （CCF A类会议，第二作者）
[5] Guoqi Xie, Xiangzhen Xiao, Hong Liu, Renfa Li, Wanli Chang. Robust Time-Sensitive Networking with Delay Bound Analyses. 2021 IEEE/ACM International Conference on Computer Aided Design (ICCAD), 2021: 1–9. （CCF B类会议，第二作者）
