I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9 ,   p p .   5 3 9 ~ 5 4 5   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 9 i 1 . p p 5 3 9 - 5 4 5             5 3 9       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / j o u r n a l s / i n d e x . p h p / I J E C E   E n e r g y   h a r v e s t i n g   e a r l i e s t   d e a d l i n e   f i r s t   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   f o r   i n c r e a s i n g   l i f e t i m e   o f   r e a l   t i m e   s y s t e m s         A r v i n d   K u m a r ,   B a s h i r   A l a m     D e p a r t m e n t   o f   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   F E T ,   J a m i a   M i l l i a   I s l a m i a ,   I n d i a         A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   M a r   4 ,   2 0 1 8   R e v i s e d   S e p   7 ,   2 0 1 8   A c c e p t e d   S e p   2 1 ,   2 0 1 8       I n   t h i s   p a p e r ,   a   n e w   a p p r o a c h   f o r   e n e r g y   m i n i m i z a t i o n   i n   e n e r g y   h a r v e s t i n g   r e a l   t i m e   s y s t e m s   h a s   b e e n   i n v e s t i g a t e d .   L i f e t i m e   o f   a   r e a l   t i m e   s y s t e m s   i s   d e p e n d   u p o n   i t s   b a t t e r y   l i f e .     E n e r g y   i s   a   p a r a m e t e r   b y   w h i c h   t h e   l i f e t i m e   o f   s y s t e m   c a n   b e   e n h a n c e d .   T o   w o r k   c o n t i n u o u s l y   a n d   s u c c e s s i v e l y ,   e n e r g y   h a r v e s t i n g   i s   u s e d   a s   a   r e g u l a r   s o u r c e   o f   e n e r g y .   E D F   ( E a r l i e s t   D e a d l i n e   F i r s t )   i s   a   t r a d i t i o n a l   r e a l   t i m e   t a s k s   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   a n d   D V S   ( D y n a m i c   V o l t a g e   S c a l i n g )   i s   u s e d   f o r   r e d u c i n g   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   p r o p o s e   a n   E n e r g y   H a r v e s t i n g   E a r l i e s t   D e a d l i n e   F i r s t   ( E H - E D F )   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   f o r   i n c r e a s i n g   l i f e t i m e   o f   r e a l   t i m e   s y s t e m s   u s i n g   D V S   f o r   r e d u c i n g   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   a n d   E D F   f o r   t a s k s   s c h e d u l i n g   w i t h   e n e r g y   h a r v e s t i n g   a s   r e g u l a r   e n e r g y   s u p p l y .   O u r   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   s h o w   t h a t   t h e   p r o p o s e d   a p p r o a c h   p e r f o r m   b e t t e r   t o   r e d u c e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   a n d   i n c r e a s e s   t h e   s y s t e m   l i f e t i m e   a s   c o m p a r e d   w i t h   e x i s t i n g   a p p r o a c h e s .   K e y w o r d s :   E a r l i e s t   D e a d l i n e   F i r s t   E n e r g y   H a r v e s t i n g   R e a l   T i m e   S y s t e m   S c h e d u l i n g   T a s k   F e a s i b i l i t y   C o p y r i g h t   ©   2 0 1 9   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   A r v i n d   K u m a r ,     D e p a r t m e n t   o f   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   J a m i a   M i l l i a   I s l a m i a ,   N e w   D e l h i ,   I n d i a .   E m a i l :   a r v i n d d a g u r @ g m a i l . c o m       1 .   I N T R O D U C T I O N   T h e   r o l e   o f   r e a l   t i m e   s y s t e m   i s   i n c r e a s i n g   i n   t o d a y s   s c e n a r i o .   A s   u s e r   n e e d s   a r e   c h a n g i n g ,   r e a l   t i m e   s y s t e m s   a r e   b e i n g   u s e d   v e r y   e x t e n s i v e l y   i n   a   l a r g e   n u m b e r   o f   s y s t e m s .   T h e s e   s y s t e m s   a l s o   h a v e   b e e n   u s e d   i n   t h e   d a i l y   l i f e   o f   h u m a n   s u c h   a s   a u t o m a t i c   v e h i c l e   d r i v e r ,   a u t o m a t i c   c o n t r o l   s y s t e m ,   n a v i g a t i o n   s y s t e m ,   r e s e r v a t i o n   s y s t e m ,   m e d i c a l   f i e l d s ,   w e a t h e r   f o r e c a s t i n g   s y s t e m ,   e t c .     M a n y   r e a l   t i m e   d e v i c e s   w h i c h   a r e   s i t u a t e d   i n   t h e   r e m o t e   a r e a   w h e r e   c h a r g i n g   a   b a t t e r y   i s   n o t   p o s s i b l e   t h r o u g h   u s u a l   r e s o u r c e s ,   e n e r g y   h a r v e s t i n g   i s   r e q u i r e d   [ 1 ] .   E n e r g y   h a r v e s t i n g   i s   a n   a p p r o a c h   t h a t   a l l o w s   c a p t u r i n g   t h e   e n e r g y   f r o m   n a t u r a l   r e s o u r c e s .   A n   u n u s e d   a m b i e n t   e n e r g y   i s   c o n v e r t e d   i n t o   e l e c t r i c a l   e n e r g y   w h i c h   c a n   b e   d i r e c t l y   u s e d   b y   t h e   s y s t e m   o r   s t o r e d   i n   b a t t e r i e s   f o r   f u r t h e r   u s e .   U s i n g   t h i s   a p p r o a c h   w e   c a n   i n c r e a s e   t h e   s y s t e m s   l i f e t i m e .   I n   e n e r g y   h a r v e s t i n g   r e a l   t i m e   s y s t e m s ,   t h e   m a i n   i s s u e   i s   t o   g u a r a n t e e   t h a t   t h e   s y s t e m   d o e s   n o t   c o n s u m e   m o r e   e n e r g y   t h a n   a v a i l a b l e   a n d   h a r v e s t e d   e n e r g y   a t   a   p a r t i c u l a r   m o m e n t   [ 1 ] ,   [ 2 ] ,   [ 3 ] .     T h e r e   a r e   s e v e r a l   e n e r g y   h a r v e s t i n g   a p p r o a c h e s   s u c h   a s   s o l a r   p o w e r   ( s u n l i g h t ) ,   w i n d   p o w e r ,   o c e a n   w a v e s ,   e t c .   E n e r g y   h a r v e s t i n g   u s i n g   s o l a r   p o w e r   i s   a   p e r f e c t   m a t c h   f o r   r e a l   t i m e   d e v i c e s   [ 2 ] .   E n e r g y   i s   b e i n g   h a r v e s t e d   f r o m   s u n l i g h t   a n d   p a s s   t o   t h e   e n e r g y   s t o r a g e   d e v i c e   ( b a t t e r y )   o r   t o   t h e   s y s t e m   d i r e c t l y .   A   s y s t e m   c a n   p e r f o r m   c o n t i n u o u s   f u n c t i o n i n g   i f   i t   i s   g e t t i n g   t h e   r e q u i r e d   e n e r g y   d i r e c t l y   f r o m   t h e   s u n   [ 4 ] .   T h e   s y s t e m   s t o p s   w o r k i n g   i f   t h e   b a t t e r y   g e t s   d i s c h a r g e d .   D V S   ( D y n a m i c   V o l t a g e   S c a l i n g )   i s   t h e   w e l l   k n o w n   a n d   m o s t   e f f e c t i v e   a p p r o a c h   f o r   e n e r g y   m a n a g e m e n t   i n   r e a l   t i m e   s y s t e m s   [ 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     5 3 9   -   5 4 5   5 4 0 E n e r g y   c o n s u m p t i o n   c a n   b e   r e d u c e d   u s i n g   D V S   b y   s c a l i n g   t h e   v o l t a g e   l e v e l   o n   t h e   b a s i s   o f   e n e r g y   r e q u i r e m e n t   o f   t h e   s y s t e m   t o   e x e c u t e   a   t a s k .   D V S   g i v e s   t h e   b e s t   p e r f o r m a n c e   w h e n   t h e   e n e r g y   r e q u i r e m e n t   o f   a   s y s t e m   i s   l e s s   t h a n   t h e   a v a i l a b l e   e n e r g y ,   t h e   s u p p l y   v o l t a g e   c a n   d y n a m i c a l l y   b e   r e d u c e d   t o   t h e   l o w e s t   p o s s i b l e   r e q u i r e m e n t   o f   e n e r g y   t o   o p e r a t e   t h e   s y s t e m   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   T h e   m a i n   i s s u e   i n   b a t t e r y   o p e r a t e d   r e a l   t i m e   d e v i c e s   i s   t o   i n c r e a s e   t h e   s y s t e m   l i f e t i m e .   T h e   l i f e t i m e   o f   a   s y s t e m   c a n   b e   i n c r e a s e d   b y   p r o p e r   t a s k   s c h e d u l i n g   a n d   p r o p e r   e n e r g y   m a n a g e m e n t .   M a n y   a p p r o a c h e s   h a v e   b e e n   d e s i g n e d   f o r   e n e r g y   m i n i m i z a t i o n .   A s   t h e   f u n c t i o n i n g   f o r   a   d e v i c e   i s   i n c r e a s i n g ,   a   c o n t i n u o u s   s o u r c e   o f   e n e r g y   i s   r e q u i r e d   w h i c h   i s   n o t   p o s s i b l e   i n   a   r e a l   t i m e   d e v i c e   w o r k i n g   i n   r e m o t e   a r e a s .   E n e r g y   h a r v e s t i n g   i s   b e s t   s u i t a b l e   a p p r o a c h   i n   s u c h   s y s t e m s .   T h e   l i f e t i m e   c a n   b e   i n c r e a s e d   b y   u s i n g   b o t h   c o n c e p t   t o g e t h e r .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   a r e   u s i n g   t h e   c o n c e p t   o f   e n e r g y   h a r v e s t i n g   f o r   e n s u r i n g   e n e r g y   a v a i l a b i l i t y   o f   a   s y s t e m   a n d   D V S   f o r   r e d u c i n g   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .   W e   i n v e s t i g a t e   a n   a l g o r i t h m   f o r   m i n i m i z i n g   p o w e r   c o n s u m p t i o n   i n   e n e r g y   h a r v e s t i n g   r e a l   t i m e   s y s t e m s   w h i c h   i n c r e a s e   t h e   l i f e t i m e .   E n e r g y   H a r v e s t i n g   E a r l i e s t   D e a d l i n e   F i r s t   S c h e d u l i n g   ( E H - E D F )   A l g o r i t h m   f o r   I n c r e a s i n g   L i f e t i m e   o f   R e a l   T i m e   S y s t e m s   h a s   b e e n   p r o p o s e d   t o   i n c r e a s e   t h e   t a s k   f e a s i b i l i t y   a n d   m i n i m i z e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .     R e s t   p a r t   o f   t h e   p a p e r   i s   o r g a n i z e d   a s   f o l l o w s :   s e c t i o n   2   r e v i e w s   t h e   r e l a t e d   w o r k .   S e c t i o n   3   d e s c r i b e s   t h e   s y s t e m   m o d e l s   a n d   w h i c h   i n c l u d e   a p p l i c a t i o n   m o d e l ,   t a s k   m o d e l ,   a n d   e n e r g y   m o d e l .   I n   s e c t i o n   4 ,   w e   f o r m a l l y   d e f i n e   t h e   s c h e d u l i n g   p o l i c i e s   w i t h   t h e   p r o b l e m   s t a t e m e n t .   T h e   E H - E D F   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   h a s   b e e n   p r o p o s e d   a n d   a n a l y z e d   i n   s e c t i o n   5 .   S e c t i o n   6   p r e s e n t s   t h e   e x p e r i m e n t   a n d   r e s u l t s   a n d   f i n a l l y   s e c t i o n   7   c o n c l u d e s   t h e   p a p e r .       2 .   R E L A T E D   W O R K   I n   p a s t   y e a r s ,   r e s e a r c h e r s   f o c u s e s   o n   d e s i g n i n g   o n l i n e   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m s   f o r   r e a l   t i m e   s y s t e m s .   T h e   r e s e a r c h e r s   a l s o   w o r k e d   t o   e n h a n c e   t h e   t a s k   s c h e d u l i n g   t o   o v e r c o m e   t h e   l i m i t a t i o n   o f   e x i a t i n g   a l g o r i t h m s .   F e a s i b i l i t y   o f   t a s k   i n   r e a l   t i m e   s y s t e m s   d e p e n d s   o n   i t s   d e a d l i n e   a s   t i m i n g   c o n s t r a i n t .   U n a v a i l a b i l i t y   o f   e n e r g y   i n   t h e s e   r e a l   t i m e   s y s t e m s   ( w o r k i n g   i n   r e m o t e   a r e a s )   i s   a   b i g   i s s u e .   A   l o t   o f   r e s e a r c h   h a s   b e e n   d o n e   t o   m i n i m i z e   t h e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .   D y n a m i c   P o w e r   M a n a g e m e n t   ( D P M )   a n d   D y n a m i c   V o l t a g e   a n d   F r e q u e n c y   S c a l i n g   ( D V F S )   h a s   b e e n   i n v e s t i g a t e d   f o r   m i n i m i z i n g   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   f o r   b a t t e r y   o p e r a t e d   s y s t e m   [ 7 ] ,   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   T h e s e   a p p r o a c h e s   w o r k   e f f i c i e n t l y   w i t h   a v a i l a b l e   e n e r g y   r e s o u r c e s .   I n   b a t t e r y   o p e r a t e d   s y s t e m s ,   a   b a t t e r y   h a s   i t s   l i f e t i m e .   I t   c a n ' t   w o r k   a f t e r   d i s c h a r g e .   B a t t e r i e s   n e e d   t o   b e   c h a r g e d   o r   r e p l a c e d   f o r   c o n t i n u i n g   t h e   f u n c t i o n i n g .   R e p l a c e m e n t   o f   b a t t e r y   i s   n o t   p o s s i b l e   o f   t h o s e   s y s t e m s   w h i c h   a r e   w o r k i n g   i n   r e m o t e   a r e a s   ( s u c h   a s   m o u n t a i n s ,   f o r e s t s ,   e t c ) .   R e p l a c e m e n t   o f   b a t t e r i e s   i n   s u c h   r e a l   t i m e   s y s t e m s   i s   n o t   p o s s i b l e   e a s i l y   a n d   i t   i s   v e r y   c o s t l y   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   T o   o v e r c o m e   t h e   p r o b l e m   o f   b a t t e r y   l i f e ,   a n   e n e r g y   h a r v e s t i n g   a p p r o a c h   h a s   b e e n   d e s i g n e d   b y   m a n y   r e s e a r c h e r s   [ 1 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   T h e   l i f e t i m e   o f   s u c h   r e a l   t i m e   s y s t e m   c a n   b e   e n h a n c e d   u s i n g   e n e r g y   h a r v e s t i n g   a n d   t h e   p r o b l e m   o f   b a t t e r y   c h a r g i n g   i s   a l s o   r e d u c e d .   U n i n t e r r u p t e d   p o w e r   s u p p l y   c a n   b e   p r o d u c e d   u s i n g   e n e r g y   h a r v e s t i n g   f r o m   s u n l i g h t   u s i n g   p h o t o v o l t a i c   ( P V )   c e l l   ( s o l a r   s y s t e m ) .   E n e r g y   h a r v e s t i n g   f r o m   s u n l i g h t   h a v e   v a r i o u s   c h a r a c t e r i s t i c s   s u c h   a s   t h e   o u t p u t   o f   s o l a r   p a n e l   v a r i e s   i n   t h e   m o r n i n g ,   n o o n   a n d   e v e n i n g   t i m e .   T h e   m a g n i t u d e   o f   e n e r g y   i s   v e r y   h i g h   a t   n o o n   a s   c o m p a r e   t o   m o r n i n g   a n d   e v e n i n g   t i m e .   T h e   o u t p u t s   o f   s u c h   s y s t e m s   a l s o   d e p e n d   u p o n   w e a t h e r   c o n d i t i o n s .   G o o d   w e a t h e r   c o n d i t i o n   l e a d s   t o   m a x i m i z e   e n e r g y   o u t p u t .   T o   c o n t i n u e   o p e r a t i n g   p r o p e r l y   i n   b a d   w e a t h e r   c o n d i t i o n ,   m o r n i n g   o r   e v e n i n g   t i m e ,   o r   e v e n   i n   t h e   n i g h t ,   e n e r g y   s t o r a g e   e l e m e n t   s u c h   a s   a   r e c h a r g e a b l e   b a t t e r y   i s   r e q u i r e d   [ 6 ] ,   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] .     M a n y   r e s e a r c h e r s   a l s o   h a v e   b e e n   p r e s e n t e d   f o r   e n e r g y   h a r v e s t i n g   i n   r e a l   t i m e   s y s t e m s   w h i c h   w o r k   d i f f e r e n t l y   f r o m   D V F S / D P M   [ 1 9 ] .   T h e   t a s k   s c h e d u l i n g   i n   s u c h   s y s t e m s   i s   a l s o   b a s e d   o n   E D F   [ 1 5 ] ,   [ 1 7 ] .   I n   e a r l i e r   r e s e a r c h ,   i t   w a s   c o n s i d e r e d   t h a t   e n e r g y   i s   n o t   r e q u i r e d   f o r   s c h e d u l i n g   j o b s   i n   s i n g l e   p r o c e s s o r   c o m p u t i n g   s y s t e m s   [ 2 0 ] .   I n   E D F ,   t h e   f e a s i b i l i t y   o f   e a c h   t a s k   d e p e n d s   o n   i t s   d e a d l i n e .   A   t a s k   w h i c h   a   m i n i m u m   d e a d l i n e   a t   t h a t   i n s t a n t   i s   s c h e d u l e d   f i r s t .   E n e r g y   h a r v e s t i n g   E D F   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m s   a l s o   h a v e   b e e n   p r e s e n t e d   f o r   a n   a p e r i o d i c   t a s k ,   w h i c h   d o e s   n o t   c o n s i d e r   f u t u r e   e n e r g y   r e q u i r e m e n t ,   e n e r g y   p r o d u c t i o n   a n d   t a s k   a r r i v a l   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   E n e r g y   s h o r t a g e   s h o u l d   i m p e r a t i v e l y   b e   a n t i c i p a t e d   t o   a v o i d   m i s s i n g   t h e   d e a d l i n e   o f   t a s k s .   E D - H ,   a   s e m i - o n l i n e   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   h a s   b e e n   p r e s e n t e d   b y   C h e t t o   i n   [ 1 4 ]   f o r   o p t i m a l   s c h e d u l i n g   i n   t h e   e n e r g y   h a r v e s t i n g   c o m p u t i n g   s y s t e m   i n   w h i c h   f e a s i b i l i t y   t e s t   i s   a p p l i e d   t o   c h e c k   o p t i m a l i t y .       3 .   S Y S T E M   M O D E L S     I n   t h i s   s e c t i o n ,   i t   i s   e x p l a i n e d   t h e   r e s u l t s   o f   r e s e a r c h   a n d   a t   t h e   s a m e   t i m e   i s   g i v e n   t h e   c o m p r e h e n s i v e   d i s c u s s i o n .   R e s u l t s   c a n   b e   p r e s e n t e d   i n   f i g u r e s ,   g r a p h s ,   t a b l e s   a n d   o t h e r s   t h a t   m a k e   t h e   r e a d e r   u n d e r s t a n d   e a s i l y   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   T h e   d i s c u s s i o n   c a n   b e   m a d e   i n   s e v e r a l   s u b - c h a p t e r s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       E n e r g y   h a r v e s t i n g   e a r l i e s t   d e a d l i n e   f i r s t   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   f o r   i n c r e a s i n g   l i f e t i m e     ( A r v i n d   K u m a r )   5 4 1 3 . 1 .     A p p l i c a t i o n   M o d e l   W e   c o n s i d e r   r e a l   t i m e   c r i t i c a l   a p p l i c a t i o n s   c o n n e c t e d   t o   a n   e n e r g y   h a r v e s t i n g   s y s t e m .   R e a l   t i m e   c r i t i c a l   s y s t e m s   c o n t a i n   v a r i o u s   t a s k s   s u c h   a s   p e r i o d i c   t a s k ,   s p o r a d i c   t a s k ,   o r   a p e r i o d i c   t a s k .   H e r e   w e   c o n s i d e r   a p e r i o d i c   t a s k   w h i c h   c o n t a i n s   i t s   a r r i v a l   t i m e ,   e x e c u t i o n   t i m e   a n d   d e a d l i n e .   H e r e   w e   a l s o   c o n s i d e r   a n o t h e r   p a r a m e t e r   f o r   e n e r g y   h a r v e s t i n g .   A n   e n e r g y   h a r v e s t i n g   d e v i c e   c o l l e c t s   e n e r g y   f r o m   i t s   e n v i r o n m e n t   w i t h   s o m e   r a t e .   T h a t   e n e r g y   i s   s t o r e d   i n   a n   e n e r g y   s t o r a g e   d e v i c e   f o r   f u t u r e   u s e   b y   r e a l   t i m e   s y s t e m .     3 . 2 .     T a s k   M o d e l   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   c o n s i d e r   a   s e t   T   =   { T 1 ,   T 2 ,   ,   T n   }   o f   n   i n d e p e n d e n t ,   n o n - p r e e m p t i v e   a p e r i o d i c   t a s k s   s c h e d u l e d   o n   t h e   u n i - p r o c e s s o r   s y s t e m .   E a c h   t a s k   T i   i s   a   c o l l e c t i o n   o f   4   t u p l e s   < a i ,   c i ,   d i ,   E i > ,   w h e r e   a i   r e p r e s e n t s   a r r i v a l   t i m e ,   c i   r e p r e s e n t s   e x e c u t i o n   t i m e ,   d i   i s   t h e   d e a d l i n e   o f   a   t a s k ,   a n d   E i   i s   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .   W e   c o n s i d e r   a   s i n g l e   p r o c e s s i n g   u n i t   t o   s c h e d u l e   t h e   r e a l   t i m e   t a s k   t h a t   s u p p o r t s   o n l y   o p e r a t i n g   v o l t a g e .     I t s   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   i s   o n l y   a t   t h e   t i m e   o f   o p e r a t i o n   p e r f o r m i n g   o n   a   t a s k .   A n o t h e r   p a r a m e t e r   i n   r e a l   t i m e   s y s t e m   i s   u t i l i z a t i o n   U i .   T h e   u t i l i z a t i o n   o f   t a s k   c a n   b e   d e f i n e d   a s   U i = c i / d i   s u c h   t h a t   0 U i 1 .   T h e   t o t a l   u t i l i z a t i o n   o f   t a s k   s e t   c a n   b e   d e f i n e d   a s   t h e   s u m   o f   a l l   t a s k   u t i l i z a t i o n s   a n d   i t   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s     T o t a l   U t i l i z a t i o n   U = U .     T h e   u t i l i z a t i o n   o f   t a s k   a n d   t o t a l   u t i l i z a t i o n   o f   n   t a s k   s e t   s h o u l d   b e   l e s s   t h a n   1 .   W h e n   t h e   u t i l i z a t i o n   U   i s   c l o s e d   t o   " 1 "   t h e n   t h e   e x e c u t i o n   o f   t a s k   c a n ' t   b e   p o s t p o n e d   b y   t h e   p r o c e s s o r .     3 . 3 .       E n e r g y   M o d e l   E n e r g y   i s   t h e   m a j o r   c o n c e r n   i n   b a t t e r y   o p e r a t e d   r e a l   t i m e   s y s t e m s .   E n e r g y   m o d e l   c a n   b e   e x p r e s s e d   i n   t h r e e   d i f f e r e n t   w a y s   s u c h   a s   e n e r g y   p r o d u c t i o n   m o d e l   a n d   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   m o d e l   a n d   e n e r g y   s t o r a g e   m o d e l   [ 5 ] .   a .   E n e r g y   P r o d u c t i o n   M o d e l :   T h e   e n e r g y   c a n   b e   p r o d u c e d   b y   a n   i n s t a n t a n e o u s   c h a r g i n g   r a t e   t h a t   i n c o r p o r a t e s   a l l   l o s s e s .   T h e   e n e r g y   p r o d u c t i o n   f r o m   a   s o u r c e   b e t w e e n   t i m e   i n t e r v a l   [ t 1   a n d   t 2 ]   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s   f o l l o w s .         E p   ( t 1 ,   t 2 ) = ( )       W h e r e   E p   ( t 1 ,   t 2 ) = E n e r g y   p r o d u c e d   b e t w e e n   t 1   a n d   t 2   a n d   ( ) = R a t e   o f   e n e r g y   p r o d u c t i o n .   b .   E n e r g y   C o n s u m p t i o n   M o d e l :   E n e r g y   c o n s u m p t i o n   o f   a   r e a l   t i m e   d e v i c e   c a n   b e   m o d e l l e d   a s   t h e   s u m   o f   s t a t i c   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   a n d   d y n a m i c   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .   R e a l   t i m e   s y s t e m s   a r e   D V S   e n a b l e d   w h i c h   c a n   p e r f o r m   a t   d i f f e r e n t   f r e q u e n c y   l e v e l .     T h e   f r e q u e n c y   l e v e l   o f   a   s y s t e m   i s   d i r e c t l y   p r o p o r t i o n a l   t o   s u p p l i e d   v o l t a g e .   T h e   f r e q u e n c y   l e v e l   i s   m a x i m u m   ( f m a x )   a t   m a x i m u m   v o l t a g e   ( V m a x )   a n d   f r e q u e n c y   l e v e l   i s   m i n i m u m   ( f m i n )   a t   a   m i n i m u m   v o l t a g e   ( V m i n ) .   F r e q u e n c y   l e v e l   w i l l   i n c r e a s e   o n   i n c r e a s i n g   t h e   v o l t a g e   a n d   d e c r e a s e   o n   d e c r e a s i n g   t h e   s u p p l i e d   v o l t a g e .   T h e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   E c ( t )   a t   m a x i m u m   v o l t a g e   a n d   f r e q u e n c y   f o r   a   t a s k   T   c a n   b e   d e f i n e d     E c   ( t ) = E c   ( s t a t ) + h   { E c   ( d e p ) + E c   ( I n d p ) }     W h e r e   E c   ( s t a t )   i s   s t a t i c   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   w h i c h   c a n   b e   s a v e d   b y   t u r n i n g   o f f   t h e   w h o l e   s y s t e m ,   E c ( d e p )   a n d   E c ( I n d p )   b o t h   a r e   d y n a m i c   p o w e r   c o n s u m p t i o n   w h i c h   i s   f r e q u e n c y   d e p e n d e n t   a n d   i n d e p e n d e n t .   T h e   c o e f f i c i e n t   h = 1 ,   I f   t h e   t a s k   e x e c u t e s   i n   t h e   s y s t e m   o t h e r w i s e   h = 0 .         c .   E n e r g y   S t o r a g e   M o d e l :   N o r m a l l y   b a t t e r y   ( e n e r g y   s t o r a g e   d e v i c e )   i s   u s e d   f o r   e n e r g y   s t o r a g e   i n   a   s y s t e m .   W e   a l s o   a s s u m e   a   b a t t e r y   ( w i t h   m a x i m u m   c a p a c i t y   E C ) ,   i s   u s e d   i n   t h e   r e a l   t i m e   s y s t e m .   H a r v e s t e d   e n e r g y   c a n n o t   b e   m o r e   t h a n   i t s   c a p a c i t y .   E n e r g y   i s   w a s t e d   o n   c o n t i n u o u s   c h a r g i n g   i f   t h e   b a t t e r y   i s   f u l l y   c h a r g e d   a t   t i m e   t .   A   b a t t e r y   c a n   b e   c o n s i d e r e d   a s   f u l l y   c h a r g e d   i f   E p ( t 1 ,   t 2 )     E C .       4 .   S C H E D U L I N G   P O L I C I E S   S t a t i c   S c h e d u l i n g :   T a s k   s e t   i s   p r e - d e f i n e d   a n d   i n i t i a l l y   c o m p u t e d   f o r   c h e c k i n g   t h e   f e a s i b l e   s c h e d u l e .   A   p r o c e s s o r   d e m a n d   f o r   t h e   t a s k   s e t   i s   d e f i n e d   a t   s t a r t i n g   l e v e l .   A   p r e d e f i n e d   s e t   o f   p e r i o d i c   t a s k s   a r e   g e n e r a t e d   b e t w e e n   t i m e   i n t e r v a l   t 1   a n d   t 2 .   T h e   t o t a l   p r o c e s s o r   d e m a n d   o f   n   t a s k s   c a n   b e   c a l c u l a t e d   a s   t h e   s u m   o f   e x e c u t i o n   t i m e   o f   a l l   t a s k s   a r e   e x p r e s s e d   b y   f o l l o w i n g   e q u a t i o n s         p d ( t 1 ,   t 2 )   =   | {   i   =   1 , 2 , , n }   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     5 3 9   -   5 4 5   5 4 2   w h e r e     p d ( t 1 ,   t 2 ) = P r o c e s s o r   D e m a n d   b e t w e e n   t 1   a n d   t 2 .   c i = E x e c u t i o n   t i m e   F e a s i b i l i t y   o f   t a s k   c a n   b e   c h e c k e d   b y   c o m p a r i n g   p r o c e s s o r   d e m a n d   w i t h   a   d e a d l i n e .   F e a s i b i l i t y   o f   a   t a s k   T i   i s   g u a r a n t e e d   i f   a n d   o n l y   i f   t h e   p r o c e s s o r   d e m a n d   ( p d )   o f   t h a t   t a s k   i s   l e s s   t h a n   i t s   d e a d l i n e   a n d   s l a c k   t i m e   o f   t h e   t a s k   i s   g r e a t e r   t h a n   0 .   F o r   a   t a s k   T i ,   i t s   d e a d l i n e   d i   a n d   s l a c k   t i m e   S i   a r e     d i   =   D       ,   1   i     k     S i   =   d i   -     ,   1   i     k     W h e r e   D   i s   t h e   d u r a t i o n   o f   a   f r a m e   i n   1   i     k .   w e   c a n   e a s i l y   s a y   t h e   n e c e s s a r y   a n d   s u f f i c i e n t   c o n d i t i o n   f o r   a   t a s k ,   T i       T ,   t o   b e   f e a s i b l e   i s   S i     0 .   D y n a m i c   S c h e d u l i n g :   I n   d y n a m i c   s c h e d u l i n g ,   t h e   a r r i v a l   o f   t h e   t a s k   i s   n o t   d e f i n e d   a n d   t h e   f e a s i b i l i t y   o f   t a s k   i s   d e c i d e d   a f t e r   i t s   a r r i v a l   a t   r u n t i m e .   I f   a   t a s k   T i   a r r i v e s   a t   a i   w i t h   e x e c u t i o n   t i m e   c i   a n d   d e a d l i n e   d i .   S l a c k   t i m e   S i ( d )   f o r   d y n a m i c   t a s k   T i   a t   a r r i v a l   t i m e   a i   i s   c o m p u t i n g   b y   t h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n .     S i ( d )   =   d i     a i     c i     R T i     w h e r e   R T i   i s   t o t a l   r e m a i n i n g   e x e c u t i o n   t i m e   o f   h i g h e r   p r i o r i t y   t a s k s .       I n   r e a l   t i m e   e n e r g y   h a r v e s t i n g   s y s t e m s ,   t h e   f e a s i b i l i t y   o f   a   t a s k   d e p e n d s   u p o n   s l a c k   t i m e   a n d   t h e   s l a c k   t i m e   d e p e n d s   u p o n   a v a i l a b l e   e n e r g y .   I f   t h e   s y s t e m   h a s   s u f f i c i e n t   e n e r g y   t h e n   i t   c a n   b e   r u n   a t   a   m a x i m u m   v o l t a g e   w h i c h   g i v e s   m a x i m u m   s l a c k   t i m e .   W e   r e d u c e   t h e   v o l t a g e   l e v e l   f o r   s a v i n g   e n e r g y   t o   i n c r e a s e   t h e   l i f e t i m e   o f   a   s y s t e m .   T h e   s y s t e m   a l s o   h a r v e s t s   e n e r g y   i f   i t   i s   s i t u a t e d   i n   r e m o t e   a r e a s   w h e r e   h a r v e s t i n g   i s   o n l y   t h e   s o u r c e   o f   e n e r g y .   O u r   a i m   i s   t o   e n h a n c e   t h e   t a s k   f e a s i b i l i t y   a n d   r e d u c e   t h e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .       5 .   P R O P O S E D   A P P R O A C H   E D F   i s   a   t r a d i t i o n a l   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   b a s e d   o n   e a r l i e s t   d e a d l i n e   f i r s t   s c h e d u l i n g   p o l i c y .   E n e r g y   m i n i m i z a t i o n   i s   m a j o r   c o n c e r n   i n   b a t t e r y   o p e r a t e d   r e a l   t i m e   s y s t e m s .   T h e   t a s k   i s   a u t h o r i z e d   t o   e x e c u t e   o n l y   i f   t h e r e   i s   s u f f i c i e n t   p o w e r   s u p p l y   o t h e r w i s e   t h e   l o w   p r i o r i t y   t a s k   w h i c h   r e q u i r e s   l e s s   e n e r g y   t h a n   a v a i l a b l e   e n e r g y   i s   s c h e d u l e d   f i r s t .   T h e   i d e a   b e h i n d   t h i s   p a p e r   i s   t o   u s e   e n e r g y   h a r v e s t i n g   f o r   r e g u l a r   s o u r c e   o f   e n e r g y a n d   e x e c u t e   t h e   a w a i t i n g   t a s k   b y   c o m b i n i n g   b o t h   E D F   a n d   D V S   t o g a t h e r .     T h e o r e m   5 . 1 :   i f   T a s k   T i   m i s s e d   t h e   d e a d l i n e   d u e   t o   E d i   >   E A i ,   t h e r e   e x i s t   n o   s c h e d u l e   i n   E D F   f o r   a   t a s k   s e t   T .   P r o o f :   i f   E d i   >   E A i ,   d i r e c t l y   s h o w s   t h a t   e n e r g y   d e m a n d   f o r   a   t a s k   i s   g r e a t e r   t h a n   t h e   a v a i l a b l e   e n e r g y .   T h e   t a s k   w i l l   n o t   s c h e d u l e   d u e   t o   l e s s   a m o u n t   o f   a v a i l a b l e   e n e r g y .   I f   t h e   t a s k   i s   n o t   s c h e d u l a b l e   t h e n   t h e r e   e x i s t s   n o   s c h e d u l e   f o r   a   t a s k   s e t   T .   E n e r g y   H a r v e s t i n g   E D F   a l g o r i t h m :     T h e o r e m   5 . 1   s h o w s   t h a t   t h e r e   e x i s t s   n o   s c h e d u l e   i f   a v a i l a b l e   e n e r g y   i s   l e s s   t h a n   t h e   d e m a n d   e n e r g y .     I f   E p ( t 1 ,   t 2 )   i s   e n e r g y   p r o d u c e d   b e t w e e n   i n t e r v a l   t 1   a n d   t 2               T h e n   E A i   =   E A i   ( t 1 ) +   E p ( t 1 ,   t 2 )     I f     E d i   <   E A i         T h e r e   e x i s t s   a   v a l i d   s c h e d u l e   f o r   t a s k   T i .   T h e   e n e r g y   d e m a n d   o f   a   t a s k   s e t   T   b e t w e e n   t h e   t i m e   i n t e r v a l   t 1   a n d   t 2   c a n   b e   d e f i n e d   a s       E d i ( t 1 ,   t 2 )   =     W h e r e   E i   i s   e n e r g y   d e m a n d   f o r   a   t a s k   T i .   A v a i l a b l e   e n e r g y   o f   a   t a s k   s e t   T   b e t w e e n   t h e   t i m e   i n t e r v a l   t 1   a n d   t 2   i s   c o m p u t i n g   u s i n g   t h e   f o l l o w i n g       E A i ( t 1 ,   t 2 )   =   E C   +   E p ( t 1 ,   t 2 )     E d i ( t 1 ,   t 2 )     W h e r e   E A i ( t 1 ,   t 2 )   =   A v a i l a b l e   e n e r g y   a f t e r   e x e c u t i n g   T   t a s k s   b e t w e e n                                                                                                               t i m e   i n t e r v a l     t 1   a n d   t 2   E C   =   t h e   c a p a c i t y   o f   e n e r g y   s t o r a g e   d e v i c e     I n   p r o p o s e d   e n e r g y   h a r v e s t i n g   e a r l i e s t   d e a d l i n e   f i r s t   ( E H - E D F )   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   E D F   i s   a p p l i e d   w i t h   e n e r g y   h a r v e s t i n g   t o   s c h e d u l e   t h e   t a s k   s e t .   T h e   f e a s i b i l i t y   o f   t a s k s   d e p e n d s   u p o n   t w o   f a c t o r s ,   a b s o l u t e   d e a d l i n e   A D i   a n d   a v a i l a b l e   e n e r g y .   I f   a   t a s k   h a s   s m a l l e r   e x e c u t i o n   t i m e   t h a n   i t s   a b s o l u t e   d e a d l i n e   t h e n   t h e   t a s k   m a y   b e   f e a s i b l e .   I t   t h e n   c h e c k s   t h e   a v a i l a b l e   e n e r g y   a t   t h e   t i m e   o f   e x e c u t i o n   a n d   i f   t h e   a v a i l a b l e   e n e r g y   i s   l e s s   t h a n   t h e   r e q u i r e d   e n e r g y   t o   e x e c u t e   t h e   t a s k   t h e n   t h e   t a s k   s c h e d u l i n g   i s   f e a s i b l e .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       E n e r g y   h a r v e s t i n g   e a r l i e s t   d e a d l i n e   f i r s t   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   f o r   i n c r e a s i n g   l i f e t i m e     ( A r v i n d   K u m a r )   5 4 3 W e   A p p l i e d   D V S   t o   i n c r e a s e   l i f e t i m e   b y   d e c r e a s i n g   t h e   v o l t a g e   l e v e l .   W e   r e d u c e d   t h e   v o l t a g e   l e v e l   o f   t h e   s y s t e m   t o   s c h e d u l e   a   t a s k .   T h e   p r o c e s s i n g   t i m e   o f   t a s k   w i l l   i n c r e a s e d   o n   d e c r e a s i n g   t h e   v o l t a g e   a n d   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   r e d u c e d .   F o r   t h e   t a s k   h a v i n g   s u f f i c i e n t   d e a d l i n e ,   D V S   i s   a p p l i e d   t o   d e c r e a s e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .     A l g o r i t h m :   E n e r g y   H a r v e s t i n g   D y n a m i c   V o l t a g e   S c a l i n g   ( E H - D V S )   S c h e d u l i n g   A l g o r i t h m   { T a s k   s e t   T   =   { T 1 ,   T 2 ,   ,   T n } ,   R e a d y Q u e u e   =   {   } ,   e s t = e x e c u t i o n   s t a r t   t i m e ,   A D = A b s o l u t e   d e a d l i n e }     R e a d y Q u e u e   =   e m p t y   F e a s i b i l i t y   =   T R U E   A t   t i m e   t   =   ,     A D i   =     +   d i   ,   U i   =     I f   U i     1               T h e n   R e a d y Q u e u e   =   R e a d y Q u e u e   +   { T i   }   W h i l e   R e a d y Q u e u e     e m p t y                   {                               S e l e c t   T i   |   A D i   m i n i = 1   t o   n A D i                               I f   W C E T   ( e s t i   +   c i   )     A D i   T H E N                                           F e a s i b i l i t y   =   F A L S E                             E l s e   i f   W C E T   ( e s t i   +   c i   )     A D i   T H E N                                             I f   E d i     E A   T H E N                                                         F e a s i b i l i t y   =   F A L S E                                             E l s e                                                             A p p l y   D V S   t o   r e d u c e   t h e   v o l t a g e   l e v e l                                                         G O T O   s t e p   1 0                         }   I F   F e a s i b i l i t y   = = T R U E                 {                             S c h e d u l e   t h e   T i   o n   e m p t y   c o r e                             T A G   c o r e   a s   B u s y   w i t h   t a s k   T i                             R e a d y Q u e u e   =   R e a d y Q u e u e     { T i   }                 }   E x i t       W e   c a n   d y n a m i c a l l y   i n c r e a s e   o r   d e c r e a s e   t h e   v o l t a g e   l e v e l   a s   p e r   s y s t e m   r e q u i r e m e n t   w h i c h   s a v e s   t h e   s y s t e m   e n e r g y   a n d   e n h a n c e   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   s y s t e m .       6 .   E X P E R I M E N T   &   R E S U L T S     W e   i m p l e m e n t e d   t h e   p r o p o s e d   a p p r o a c h   i n   C + +   a n d   u s e   J e t s o n   T K 1   b o a d   t o   c h e c k   t h e   t a s k   f e a s i b i l i t y .   E a c h   t a s k   c o n t a i n s   i t s   a r r i v a l   t i m e ,   e x e c u t i o n   t i m e ,   d e a d l i n e   a n d   i n i t i a l l y   a v a i l a b l e   e n e r g y .   N o w   s u p p o s e   E A   i s   a v a i l a b l e   e n e r g y   a t   t i m e   i n s t a n t   t = 0 ,   w e   c o m p u t e   t h e   u t i l i z a t i o n   o f   t h a t   t a s k .   U t i l i z a t i o n   o f   t h e   t a s k   s h o u l d   b e   s m a l l e r   t h a n   1 ,   w h i c h   m e a n s   t h a t   t h e   t a s k   s c h e d u l i n g   i s   f e a s i b l e .   W e   a g a i n   c h e c k   t h e   w o r s t - c a s e   e x e c u t i o n   t i m e   o f   t h e   t a s k   a n d   i f   i t   i s   l e s s   t h a n   t h e   a b s o l u t e   d e a d l i n e ,   a g a i n   t a s k   m a y   b e   f e a s i b l e .   W e   a s s u m e   i n i t i a l l y   b a t t e r y   i s   f u l l   w i t h   t h e   c a p a c i t y   ( a v a i l a b l e   e n e r g y )   1 0 0   u n i t s   a n d   t a s k s   a r e   r e a d y   f o r   e x e c u t i o n .   W e   a s s u m e   e n e r g y   i s   d r a i n e d   i n   m u l t i p l e   o f   8   u n i t s   b y   e x e c u t i o n   t i m e   f o r   e a c h   t a s k .   W e   c h e c k   t h a t   e n e r g y   d r a i n e d   i s   l e s s   t h a n   t h e   a v a i l a b l e   e n e r g y ,   w h i c h   p r o v i d e   a   f e a s i b l e   s c h e d u l e   f o r   t h e   t a s k .   E a c h   t a s k   i s   s c h e d u l e d   o n   t h e   b a s i s   o f   t h e   s m a l l e r   d e a d l i n e .   F i g u r e   1   s h o w s   t h e   a v a i l a b i l i t y   o f   e n e r g y   a t   d i f f e r e n t   t i m e   i n t e r v a l   a n d   t h e   e x p e r i m e n t   a r e   d o n e   o n   t h e   a s s u m p t i o n   o f   e n e r g y   h a r v e s t e d   a t   d i f f e r e n t   t i m e   i n t e r v a l   i n   g o o d   w e a t h e r   c o n d i t i o n s .   W h e n   t h e   s y s t e m   i s   e x e c u t i n g   a   t a s k   s o m e   a m o u n t   o f   e n e r g y   i s   d r a i n e d   a n d   a v a i l a b l e   e n e r g y   i s   d e c r e a s e d .   A f t e r   e h e r g y   h a r v e s t i n g   t h e   r e d u c t i o n   i n   a v a i l a b l e   e n e r g y   i s   l e s s   a s   c o m p a r e d   t o   t h e   r e d u c t i o n   w i t h o u t   e n e r g y   h a r v e s t i n g .   A s   t h e r e   i s   n o   s o u r c e   o f   e n e r g y   f o r   c h a r g i n g   t h e   b a t t e r y   t h e n   t h e   c o n t i n u o u s   c o n s u m p t i o n   o f   e n e r g y   d i s c h a r g e d   t h e   b a t t e r y   a n d   s t o p s   t h e   e x e c u t i o n   o f   m o r e   t a s k s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 9   :     5 3 9   -   5 4 5   5 4 4     F i g u r e   1 .   A v a i l a b l e   e n e r g y ,   e n e r g y   h a r v e s t i n g   a n d   e n e r g y   d r a i n         C o m p a r i s o n   o f   t a s k   s c h e d u l i n g   f e a s i b i l i t y   h a s   b e e n   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   T h e   e x p e r i m e n t   r e s u l t s   s h o w s   t h a t   t h e   p r o p o s e d   a p p r o a c h   s c h e d u l e d   m o r e   t a s k s   a s   c o m p a r e d   t o   e x i s t i n g   t a s k s   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m s .   T h e   t a s k s   s c h e d u l i n g   i s   v e r y   l o w   i n   n o n   h a r v e s t i n g   r e a l   t i m e   s y s t e m s   a s   c o m p a r e d   t o   e n e r g y   h a r v e s t i n g   r e a l   t i m e   s y s t e m s .   T a s k   s c h e d u l i n g   d e p e n d s   u p o n   a v a i l a b l e   e n e r g y   w h i c h   g i v e s   t h e   f e a s i b l e   s c h e d u l e   w i t h   a v a i l a b l e   e n e r g y   o n l y .   A   l a r g e   n u m b e r   o f   t h e   t a s k   h a s   b e e n   s c h e d u l e d   a f t e r   a p p l y i n g   e n e r g y   h a r v e s t i n g   a p p r o a c h .   T h e   f e a s i b i l i t y   o f   t a s k   i n c r e a s e d   b y   u s i n g   e n e r g y   h a r v e s t i n g   a n d   D V S   s i m u l t a n e o u s l y .   G r a p h   i n   F i g u r e   2   s h o w s   t h a t   t h e   p r o p o s e d   a p p r o a c h   E H - D V S   e x e c u t e s   m o r e   n u m b e r   o f   t a s k   a s   c o m p a r e d   t o   e x i s t i n g   a p p r o a c h e s .   A s   e n e r g y   c a p a c i t y   i s   i n c r e a s e d   t h e   t a s k   s c h e d u l i n g   r a t i o   i s   a l s o   i n c r e a s e d   i n   o u r   p r o p o s e d   a p p r o a c h .           F i g u r e   2 .   C o m p a r i s o n   o f   t a s k   s c h e d u l i n g   w i t h   E H       7 .   C O N C L U S I O N   T o   e n h a n c e   t h e   l i f e t i m e   o f   r e a l   t i m e   s y s t e m ,   e n e r g y   h a r v e s t i n g   w i t h   d y n a m i c   v o l t a g e   s c a l i n g   ( D V S )   i s   a p p l i e d .   A   s y s t e m   w o r k s   e f f e c t i v e l y   a n d   c o n t i n u o u s l y   u s i n g   e n e r g y   e f f i c i e n t   a p p r o a c h   w i t h   c h a r g i n g   r e s o u r c e .   W e   d e v e l o p e d   a n   a l g o r i t h m   w h i c h   e n h a n c e d   t h e   l i f e t i m e   o f   a n   e n e r g y   h a r v e s t i n g   r e a l   t i m e   s y s t e m s .   W e   a p p l i e d   d y n a m i c   v o l t a g e   s c a l i n g   a n d   E D F   t o g a t h e r   a n d   s c h e d u l e d   t h e   t a s k   s e t   w i t h   e n e r g y   h a r v e s t i n g .   E x p e r i m e n t s   a n d   r e s u l t s   s h o w s   t h a t   t h e   p r o p o s e d   E n e r g y   H a r v e s t i n g   E a r l i e s t   D e a d l i n e   F i r s t   ( E H - E D F )   S c h e d u l i n g   A l g o r i t h m   i s   b e t t e r   a n d   s c h e d u l e d   m o r e   t a s k   a s   c o m p a r e d   t o   e x i s t i n g   a p p r o a c h e s .           0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 E N E R G Y T I M E   I N T E R V A L E A E d E A (   w i t h o u t   E H ) E p 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 N o .   o f   T a s k s A v a i l a b l e   E n e r g y w i t h o u t   E H w i t h   E H E H - D V S Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   E l e c   &   C o m p   E n g     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       E n e r g y   h a r v e s t i n g   e a r l i e s t   d e a d l i n e   f i r s t   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m   f o r   i n c r e a s i n g   l i f e t i m e     ( A r v i n d   K u m a r )   5 4 5 R E F E R E N C E S     [ 1 ]   A b d e d d a ï m ,   Y . ,   C h a n d a r l i ,   Y . ,   D a v i s ,   R . I .   e t   a l . ,   R e s p o n s e   T i m e   A n a l y s i s   f o r   F i x e d   P r i o r i t y   R e a l - T i m e   S y s t e m   w i t h   E n e r g y   H a r v e s t i n g ,   R e a l - T i m e   S y s t e m     5 2 :   1 2 5 ,   2 0 1 6 .     h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 2 4 1 - 0 1 5 - 9 2 3 9 - 7   [ 2 ]   X .   L i n ,   Y .   W a n g ,   N .   C h a n g   a n d   M .   P e d r a m ,   " C o n c u r r e n t   T a s k   S c h e d u l i n g   a n d   D y n a m i c   V o l t a g e   a n d   F r e q u e n c y   S c a l i n g   i n   a   R e a l - T i m e   E m b e d d e d   S y s t e m   W i t h   E n e r g y   H a r v e s t i n g , "   i n   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   C o m p u t e r - A i d e d   D e s i g n   o f   I n t e g r a t e d   C i r c u i t s   a n d   S y s t e m s ,   v o l .   3 5 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 8 9 0 - 1 9 0 2 ,   N o v .   2 0 1 6 .     [ 3 ]   M .   C h e t t o   a n d   A .   Q u e u d e t ,   " A   N o t e   o n   E D F   S c h e d u l i n g   f o r   R e a l - T i m e   E n e r g y   H a r v e s t i n g   S y s t e m s , "   i n   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   C o m p u t e r s ,   v o l .   6 3 ,   n o .   4 ,   p p .   1 0 3 7 - 1 0 4 0 ,   A p r i l   2 0 1 4 .   [ 4 ]   W .   H o u s s e y n i ,   O .   M o s b a h i ,   M .   K h a l g u i   a n d   M .   C h e t t o ,   " R e a l - t i m e   S c h e d u l i n g   o f   S p o r a d i c   T a s k s   i n   E n e r g y   H a r v e s t i n g   D i s t r i b u t e d   R e c o n f i g u r a b l e   E m b e d d e d   S y s t e m s , "   2 0 1 6   I E E E / A C S   1 3 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o f   C o m p u t e r   S y s t e m s   a n d   A p p l i c a t i o n s   ( A I C C S A ) ,   A g a d i r ,   2 0 1 6 ,   p p .   1 - 8 .   [ 5 ]   L i ,   X . ;   X i e ,   N . ;   T i a n ,   X .   D y n a m i c   V o l t a g e - F r e q u e n c y   a n d   W o r k l o a d   J o i n t   S c a l i n g   P o w e r   M a n a g e m e n t   f o r   E n e r g y   H a r v e s t i n g   M u l t i - C o r e   W S N   N o d e   S o C ,   S e n s o r s   2 0 1 7 ,   1 7 ,   3 1 0   [ 6 ]   J .   L u   a n d   Q .   Q i u . ,   S c h e d u l i n g   a n d   M a p p i n g   o f   P e r i o d i c   T a s k s   o n   M u l t i - c o r e   E m b e d d e d   S y s t e m s   w i t h   E n e r g y   H a r v e s t i n g ,   J o u r n a l   o f   C o m p u t e r s   a n d   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   p p .   4 9 8 - 5 1 0 ,   2 0 1 1 .   [ 7 ]   G u o h u i   L i .   F a n g x i a o   H u &   L i n g   Y u a n . ,   A n   E n e r g y E f f i c i e n t   S c h e d u l i n g   S c h e m e   F o r   A p e r i o d i c   T a s k s   i n   E m b e d d e d   S y s t e m s ,   I n :   I E E E   M u l t i m e d i a   &   U b i q u i t o u s   E n g i n e e r i n g ,   4 - 6   J u n e .     p p .   3 6 9 - 3 7 6 ,   2 0 0 9 .   [ 8 ]   A .   A l l a v e n a   a n d   D .   M o s s e . ,   S c h e d u l i n g   o f   F r a m e - b a s e d   E m b e d d e d   S y s t e m s   w i t h   R e c h a r g e a b l e   B a t t e r i e s ,   I n   W o r k s h o p   o n   P o w e r   M a n a g e m e n t   f o r   R e a l - T i m e   a n d   E m b e d d e d   S y s t e m s ,   2 0 0 1 .   [ 9 ]   C .   M o s e r ,   D .   B r u n e l l i ,   L .   T h i e l e ,   a n d   L .   B e n i n i . ,   R e a l - t i m e   s c h e d u l i n g   f o r   e n e r g y   h a r v e s t i n g   s e n s o r   n o d e s ,   R e a l - T i m e   S y s t e m ;   3 7 ,   3 ,   2 3 3 - 2 6 0 ,   2 0 0 7 .   [ 1 0 ]   J .   C h e n ,   T .   W e i   a n d   J .   L i a n g ,   " S t a t e - A w a r e   D y n a m i c   F r e q u e n c y   S e l e c t i o n   S c h e m e   f o r   E n e r g y - H a r v e s t i n g   R e a l - T i m e   S y s t e m s , "   i n   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   V e r y   L a r g e   S c a l e   I n t e g r a t i o n   ( V L S I )   S y s t e m s ,   v o l .   2 2 ,   n o .   8 ,   p p .   1 6 7 9 - 1 6 9 2 ,   A u g .   2 0 1 4 .     [ 1 1 ]   C .   R u s u ,   R .   M e l h e m ,   a n d   D .   M o s s e ,   M u l t i - v e r s i o n   S c h e d u l i n g   i n   R e c h a r g e a b l e   E n e r g y - A w a r e   R e a l - T i m e   S y s t e m s ,   J o u r n a l   o f   e m b e d d e d   c o m p u t i n g ;   3 ,   2 - 1 1 ,   2 0 0 4 .   [ 1 2 ]   F r a n c e s c o   Q u a g l i a ,   A   C o s t   M o d e l   f o r   S e l e c t i n g   C h e c k p o i n t   P o s i t i o n s   i n   T i m e   W a r p   P a r a l l e l   S i m u l a t i o n ,     I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P a r a l l e l   a n d   D i s t r i b u t e d   S y s t e m s ;   1 2 ,   4 ,   3 4 6     3 6 2 ,   2 0 0 1 .   [ 1 3 ]   S .   L i u ,   Q .   Q i u   a n d   Q .   W u . ,   T a s k   M e r g i n g   f o r   D y n a m i c   P o w e r   M a n a g e m e n t   o f   C y c l i c   A p p l i c a t i o n s   i n   R e a l - T i m e   M u l t i p r o c e s s o r   S y s t e m s ,   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   D e s i g n ,   I C C D ;   p p .   3 9 7 - 4 0 4 ,   2 0 0 6 .   [ 1 4 ]   H .   E l   G h o r ,   M .   C h e t t o ,   a n d   R .   H .   C h e h a d e . ,   A   R e a l - T i m e   S c h e d u l i n g   F r a m e w o r k   f o r   E m b e d d e d   S y s t e m s   w i t h   E n v i r o n m e n t a l   E n e r g y   H a r v e s t i n g ,     C o m p u t e r     E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ;   3 7 ,   4 ,   4 9 8 - 5 1 0 ,   2 0 1 1 .   [ 1 5 ]   Y .   A b d e d d a i m   a n d   D .   M a s s o n . ,   R e a l - t i m e   S c h e d u l i n g   o f   E n e r g y   H a r v e s t i n g   E m b e d d e d   S y s t e m s   w i t h   T i m e d   A u t o m a t a ,   I n :   I E E E   E m b e d d e d   R e a l - T i m e   C o m p u t e r   S y s t e m   A p p l i c a t i o n   c o n f e r e n c e ;   A u g . ,   p p .   3 1 - 4 0 ,   2 0 1 2 .   [ 1 6 ]   L i n j i e   Z h u ,   T o n g q u a n   W e i ,   X i a o d a o   C h e n ,   Y o n g h e   G u o ,   a n d   S h i y a n   H u . ,   A d a p t i v e   F a u l t - T o l e r a n t   T a s k   S c h e d u l i n g   f o r   R e a l - T i m e   E n e r g y   H a r v e s t i n g   S y s t e m s ,   J o u r n a l   o f   C i r c u i t s ,   S y s t e m s   a n d   C o m p u t e r s     2 1 : 0 1 ,   2 0 1 2     [ 1 7 ]   P r i y a ,   S h a s h a n k ,   I n m a n ,   D a n i e l   J .   ,   E n e r g y   H a r v e s t i n g   T e c h n o l o g i e s ,   N e w   Y o r k ,   N Y ,   U S A :   S p r i n g e r - V e r l a g ,   2 0 0 9 .   [ 1 8 ]   X .   Q i n   a n d   T .   X i e . ,   A n   A v a i l a b i l i t y - A w a r e   T a s k   S c h e d u l i n g   S t r a t e g y   f o r   H e t e r o g e n e o u s   S y s t e m s ,   I E E E   T r a n s a c t i o n   o n   C o m p u t e r s ;   5 7 ,   2 ,   1 8 8   1 9 9 ,   2 0 0 8 .   [ 1 9 ]   S .   L i u ,   Q .   Q i u ,   a n d   Q . W u . ,   E n e r g y   A w a r e   D y n a m i c   V o l t a g e   a n d   F r e q u e n c y   S e l e c t i o n   f o r   R e a l - T i m e   S y s t e m s   W i t h   E n e r g y   H a r v e s t i n g ,       I n :   D A T E ,   2 3 6 - 2 4 1 ,   2 0 0 8 .   [ 2 0 ]   K .   H .   K i m   a n d   J .   K i m . ,   A n   A d a p t i v e   D V S   C h e c k p o i n t i n g   S c h e m e   f o r   F i x e d - P r i o r i t y   T a s k s   w i t h   R e l i a b i l i t y   C o n s t r a i n t s   i n   D e p e n d a b l e   R e a l - T i m e   E m b e d d e d   S y s t e m s ,   E m b e d d e d   S o f t w a r e   a n d   S y s t e m s .   4 5 2 3 ,     5 6 0 - 5 7 1 ,   2 0 0 7 .   [ 2 1 ]   Y .   Z h a n g   a n d   K .   C h a k r a b a r t y ,   A   U n i f i e d   A p p r o a c h   f o r   F a u l t   T o l e r a n c e   a n d   D y n a m i c   P o w e r   M a n a g e m e n t   i n   F i x e d -   P r i o r i t y   R e a l - T i m e   E m b e d d e d   S y s t e m s ,   I E E E   T r a n s a c t i o n   o n   C o m p u t e r - A i d e d   D e s i g n   o f   I n t e g r a t e d   C i r c u i t s   a n d   S y s t e m s ;   2 5 ( 1 ) ,   1 1 1 - 1 2 5 ,   2 0 0 6 .   [ 2 2 ]   R .   J e j u r i k a r ,   R a j e s h   G u p t a . ,   E n e r g y - a w a r e   T a s k   S c h e d u l i n g   w i t h   T a s k   S y n c h r o n i z a t i o n   f o r   E m b e d d e d   R e a l - T i m e   S y s t e m s ,   I E E E   t r a n s a c t i o n s   o n   c o m p u t e r - a i d e d   d e s i g n   o f   i n t e g r a t e d   c i r c u i t s   a n d   s y s t e m s ,   2 5 ,   6 ,   p p .   1 0 2 4 1 0 3 7 ,   2 0 0 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.