B1

00/60±00/0 d

00/200±00/0 c

00/500±00/0 b

00/3000±00/00 a

B2

10 >h

10 >h

10 >h

10 >h

* ترکیبات تیمارهای مختلف با توجه به جدول 3-2 مشخص می‌شود.
* اعداد مشخص شده میانگین سه بار تکرار ± انحراف استاندارد است.
* حروف متفاوت نشان‌دهنده تفاوت معنی‌دار است (05/0P <).
با توجه به جدول (4-5) می‌توان دریافت که در زمان بلافاصله پس از تولید میزان کپک و مخمر در تیمار بدون هر گونه نگهدارنده (تیمار B1) به طور معنی داری نسبت به سایر تیمارها بیشتر بوده است. در تیمارهای حاوی نگهدارنده شیمیایی میزان کپک و مخمر در تمام زمان ها کمتر از 10 شمارش شده است. با توجه به نقش ضد قارچی سوربات پتاسیم این نتیجه قابل انتظار است. در بررسی اثر ضد قارچی عصاره هسته کاکتوس نیز همانطور که مشخص است غلظت 5/0 همانند نگهدارنده شیمیایی عمل کرده و میزان کپک و مخمر در غلظت‌های 2/0 تا 4/0 آن نیز نسبت به نمونه فاقد هر گونه نگهدارنده به طور قابل توجهی کمتر است (05/0P <). با افزایش مدت زمان نگهداری، در تیمارهای حاوی عصاره هسته کاکتوس که در ابتدا کپک و مخمر مشاهده شد، میزان آن به طور معنی داری در سطح اطمینان 05/0 کاهش یافت. تنها در تیمار فاقد هر گونه نگهدارنده پس از دو ماه نگهداری نمونه از نظر میزان کپک و مخمر غیر قابل مصرف بود.
در بررسی دباغ و همکاران (1390) شمارش کپک و مخمر نمونه سس فرانسوی با نگهدارنده نایسین و دی استات سدیم، در تمام نمونه‌ها و در تمام فواصل زمانی مورد بررسی، تعداد کپک‌ها و مخمرها هر کدام جداگانه کمتر از ده ارزیابی شد.
4-1-3-3- سالمونلا
جنس سالمونلا متعلق به راسته انتروباکتریالس و خانواده انتروباکتریاسه می‌باشد. از نظر شکل ظاهری سالمونلاها، گرم منفی‌، میله‌ای کوتاه که طول آن‌ها 3 -2 میکرون و عرض آن‌ها 7/0- 05/ میکرون می‌باشد و از این جهت خیلی شبیه به اشر‌شیا کلی هستند و در زیر میکروسکوپ از یکدیگر قابل تفکیک نمی‌باشند. اپتیم درجه حرارت رشد سالمونلا 37 درجه سانتی گراد و حداکثر 47-45 درجه سانتی گراد است. از نظر پراکندگی در طبیعت و تنوع میزبان مقام اول را دارا می‌باشند. pH مناسب رشد این ارگانیسم‌ها تقریباً خنثی است و pH بالاتر از 9 و پائین تر از 4 بر روی آن‌ها اثر کشندگی دارد.
سالمونلاها به استثنای سالمونلا پولوروم[23] وسالمونلا گالیناروم[24] که غیر متحرکند، به وسیله تاژک‌های فروانی که سطح آن‌ها را پوشانده حرکت می‌کنند. گرچه در ردیف میکروب‌های هوازی طبقه بندی می‌شوند ولی در غیاب اکسیژن نیز بخوبی رشد می‌نمایند. سالمونلاها بخوبی در اغلب محیط‌های غذایی رشد می‌کنند و رشد آن‌ها در محیط‌های مایع غالبا با کدر شدن یکنواخت محیط همراه است. در سطح آگار غذایی پرگنه‌های مایل به آبی رنگ، برجسته و براق به وجود می‌آورند که بتدریج پهن وسفید می‌شوند ولی در بعضی از سالمونلاها کشت بسیار ضعیف است و در روی آگار پرگنه‌های ریز و شبنم مانندی تولید می‌کنند. سالمونلاها معمولاً لاکتوز، سالیسین و سا کارز را تخمیر نمی‌کنند. ایندول به وجود نمی‌آورند و ژلاتین را ذوب می‌نمایند. محیط اوره را تغییر نمی‌دهند و استیل متیل کاربو نیل تولید نمی‌کنند ولی گلوکز را تجزیه می‌نمایند که در بیشتر موارد این عمل با تولید گاز همراه است. اکثر سالمونلاها ایجاد H2S می‌نمایند وعده زیادی از آن‌ها می‌توانند از سیرات به عنوان تنها عامل کربن استفاده کنند. از آن جا که ویژگی‌های بیوشیمیایی سالمونلاها بیشتر مشابه است برای شناخت انواع آن‌ها نمی‌توان به آزمایش بیوشیمیایی بسنده کرد. وایت و کافمن پس از پژوهش‌های فروان دریافتند که تمام انواع گروه سالمونلا دارای ساختمان آنتی ژنی مخصوص به خود می‌باشند و از واکنش آگلو‌تینا‌سیون برای طبفه بندی سالمونلاها می‌توان استفاده نمود. آن ها جدولی تهیه کردند به نام کافمن – وایت که در حال حاضر برای شتاخت سالمونلاها مورد استفاده قرار می‌گیرد. عوامل مولد تب‌های حصبه و شبه حصبه و همچنین عامل مولد مسمومیت غذایی سالمونلوسیس و عفونت خونی در انسان به این جنس تعلق دارذ . حضور کلیه گونه های این جنس در مواد غذایی نا مطلوب است.
متداول ترین سویه سالمونلا جدا شده در مواد غذایی جهان سالمونلا تیفی موریوم می‌باشد و مقاوم ترین آن‌ها نسبت به حرارت سالمونلا سنفتنبرک[25] می‌باشد. بر خلاف استافیلوکوک‌ها ، سالمونلا قادر به تحمل غلظت‌های زیاد نمک نیست. غظلت آب نمک بالاتر از 9 درصد روی این ارگانیسم اثر شکندگی دارد. نیترت روی میکروارگانیسم مذکور موثر است واین اثر در pH پائین قابل توجه است.
مطابق با استاندارد ملی ایران (2965) مقدار سالمونلا در هر 25 گرم انواع سس‌های سالاد باید منفی باشد. در تمام نمونه‌های مورد بررسی در این پژوهش نیز در طول مدت نگهداری هیچ کلنی سالمونلا مشاهده نشد.
در سال 1997 Membre و همکاران تاثیر درجه حرارت، pH، گلوکز و سیتریک اسید را بر غیر فعال کردن سالمونلا تیفی موریوم در نوعی سس مایونز کم کالری مورد مطالعه قرار دادند. این تحقیقات در دمای 15 تا 35 درجه سانتی گراد و pH برابر با 5/4 تا 5/6 صورت گرفت. نتایج نشان داد که بالاترین دمای مورد آزمایش (35 درجه) و کمترین میزان pH (5/4) دارای بیشترین اثر غیر فعال کنندگی بر میکروارگانیسم مذکور بوده است.
4-1-3-4- استفافیلوکوکوس اورئوس
جنس استافیلوکوکوس متعلق به راسته باسیلاس و خانواده استافیلوکوکاسه می‌باشد. این جنس شامل گونه‌های متعددی نیست. این سلول‌ها کروی شکل به قطر mµ 5/1 – 5/0 به صورت تک، دوتایی، چهارتایی و یا این که به فرم نامنظم که بیشتر شبیه به خوشه ان

گور می‌باشد، دیده می‌شوند. این باکتری‌ها گرم مثبت‌، غیر متحرک‌، غیر اسپورزا، هوازی تا بی‌هوازی اختیاری، کاتالاز مثبت، معمولاً اکسیداز منفی بوده و برای رشد تکثیر احتیاج به یک منبع آلی ازت دارند. شیمیو‌ارگانو تروف بوده و دارای هر نوع متابولیسم تنفسی و تخمیری می‌باشند. پرگنه‌های آن‌ها معمولاً در حضور 10 درصد نمک طعام قادر به رشد می‌باشد. دمای بهینه آن 37- 30 درجه سانتی گراد می‌باشد‌. مهم ترین گونه این جنس استافیلوکوکوس اورئوس می‌باشد که ایجاد یک رنگدانه زرد طلایی رنگی می‌نماید و موجب انعقاد پلاسمای خون می‌گردد. در حالی که استافیلوکوکوس اپی‌درمیدیس یک گونه قابل ذکر دیگر است که تولید رنگدانه نمی‌کند و ضمناً کو آگولاز منفی نیز می‌باشد.
در دو گروه استافیلوکوک معمولاً در حفرات بینی انسان و بعضی از حیوانات و همچنین بر روی پوست و مخاط قسمت‌های دیگر بدن یافت می‌شوند. استافیلوکوس ورئوس عامل ایجاد جوش و کورک و یک مسمومیت غذایی مهم در انسان می‌باشد. به طور کلی می‌توان با کتری‌هایی که بتا همولیتیک و کوآگولاز مثبت هستند و ژلاتین را هیدرولیز می‌کنند و غالباً از لاکتوز و مالتوز تولید اسید می‌نمایند به عنوان بیماری‌زا تلقی نمود. حضور تعدادی زیادی استافیلوکوک در مواد غذایی غیر مطلوب می‌باشد.
مطابق با استاندارد ملی ایران (2965) نیز مقدار استافیلوکوکوس اورئوس کوآگولاز مثبت در هر گرم از سس‌های سالاد باید منفی باشد. در تمام نمونه‌های مورد بررسی ما صرف نظر از غلظت عصاره هسته کاکتوس و میزان نگهدارنده شیمیایی و زمان نگهداری، هیچ کلنی استافیلوکوکوس اورئوس کوآگولاز مثبتی مشاهده نشد.
متاسفانه در هیچیک از مطالعات صورت گرفته بر روی سس فرانسوی و سایر انواع سس‌های سالاد و مایونز بررسی استافیلوکوکوس اورئوس انجام نشده است. بنابراین امکان مقایسه نتیجه این بررسی با سایر بررسی‌ها وجود ندارد.
4-1-3-5- اشریشیا کلی
اشریشیا کلی مهم ترین عضو گروه کلی فرم‌ها می‌باشد. این باکتری در قسمت انتهایی روده تمام حیوانات خونگرم وجود دارد ولی در روده حیوانات خونسرد معمولاً یافت نمی‌شود. تعداد این میکروارگانیسم‌ها در معده و یا قسمت ابتدایی روده کم است و یا اصلاً وجود ندارد. اشریشیا کلی در روده حیوانات گوشتخوار و همچنین انسان و میمون بیش از روده علف خواران وجود دارد.
برخی از سوش‌های اشریشیا کلی غالباً بی ضرر هستند و برخی دیگر می‌توانند به دلیل خصوصیات آنتی ژنی که دارا هستند برای انسان و حیوان بیماری زا باشند. در عین حال، آن گروهی که ظاهراً بی آزار هستند نیز خارج از محیط طبیعی خود می‌توانند اختلالاتی ایجاد نمایند. به همین دلیل به آن‌ها فرصت طلب گفته می‌شود.
اشرشیا کلی میکروب میله‌ای شکل به طول 3-1 میکرون عرض 6/0 – 5/0 میکرون که البته اندازه آن در شرایط مختلف تغییر می‌کند. اشرشیا متحرک فاقد هاگ معمولاً بدون کپسول و براحتی با رنگ‌های عادی رنگ می‌گیرد. این باکتری گرم منفی، هوازی، بی هوازی اختیاری بوده و در محیط‌های معمولی آزمایشگاهی بخوبی رشد می‌کند. حرارت بهینه کشت این میکروب 37 درجه ‌سانتی‌ گراد می‌باشد. در محیط آبگوشت در مدت 12تا 18 ساعت کدورت یکنواختی ایجاد می‌نماید و پس از مدتی پرده شکننده‌ای بر سطح محیط تولید می‌شود که تدریجا در ته لوله کشت رسوب می‌کند به طوری که در کشت‌های کهنه همواره رسوب نسبتاً زیادی در ته لوله کشت دیده می‌شود. پرگنه‌های میکروب در سطح محیط کشت جامد کمی برجسته، نرم، براق شیری رنگ و دارای لبه مدور و پرگنه‌های عمقی عدسی شکل و متمایل به قهوه‌ای است. در سطح محیط کشت ژلاتین دار باسیل ایجاد پرگنه‌ای ظریف، سفید مایل به آبی و براق می‌کند ولی هیچ گاه ژلاتین را ذوب نمی‌نماید.

دل مصرف انرژی EDM[68] میباشد. در این مقاله، پنل خورشیدی بعنوان برداشتگر انرژی خورشیدی برای مدل EHM، درنظر گرفته شدهاست. ESM نیز همچون بافر انرژی، عمل کرده و خواهان عملیات پیوسته حتی در زمان کمبود انرژی است. ابرخازن[69] و یا باطریهایی با قابلیت شارژ مجدد، میتوانند نمونههای خوبی برای ESM باشند. درنهایت سیستم تعبیهشده که برنامههای کاربردی بیدرنگ را اجرا میکند نیز بعنوان EDM ، معرفی شدهاست.
در این سیستم انرژی مورد نیاز برای سیستم تعبیهشده، میتواند هم از ذخیرهساز انرژی، و هم بطور مستقیم، از برداشتگر انرژی، تأمین شود. براین اساس سه حالت برای سیستم، قابل بیان است:
انرژی مورد نیاز EDM ، بیشتر از انرژی حاصل از EHM ، باشد: در اینصورت سیستم تعبیه شده انرژی مورد نیاز برای اجرای وظایف و عملیاتش را هم از محیط و برداشتگر انرژی، و هم از ذخیرهساز انرژی، بدست میآورد. درنتیجه با عمل دشارژ ذخیره ساز انرژی، مواجه هستیم.
انرژی مورد نیاز EDM ، برابر با انرژی حاصل از EHM ، باشد: در این حالت، ظرفیت ذخیرهساز انرژی بدون تغییر میماند و انرژی لازم برای سیستم، مستقیما پس از دریافت از محیط و تبدیل به انرژی الکتریکی توسط مبدل انرژی، در اختیار پردازنده برای اجرای وظایف قرار میگیرد.
انرژی مورد نیاز EDM ، کمتر از انرژی حاصل از EHM ، باشد: در این حالت نیز، سیستم، انرژی مورد نیازش را از محیط و برداشتگر انرژی بصورت مستقیم دریافت میکند، اما انرژی مازاد بر نیاز سیستم، در ذخیرهساز انرژی، ذخیره میشود ( عمل شارژ ذخیرهساز انرژی).
مدل برداشت انرژی
انرژی محیطی میتواند شامل انواع انرژی موجود در محیط پیرامون سیستم تعبیهشده، باشد و سیستمهای تعبیهشده مبتنی بر برداشت انرژی، بسته به محیط اجرایی خود میتوانند از انواع انرژهای موجود در محیط که تجدیدپذیر نیز میباشند، استفاده کنند. موجودیت انرژی فراهم شده توسط EHM ، ثابت نبوده و منحصرا توسط منبع برداشت انرژی، هم مشخص نمیشود. بعنوان مثال در یک پنل خورشیدی علاوه بر شدت تابش نور خورشید، بارکاری ولتاژی که وسیله برداشت انرژی، در آن کار میکند هم میتواند روی توان خروجی آن تأثیرگذار باشد. پنل خورشیدی یک منبع جریان، با ولتاژ محدود شده میباشد. که ولتاژ خروجی آن توسط میزان بار[70] موجود در آن مشخص میشود. فقط زمانیکه این پنل، در یک ولتاژ خاص کار میکند، میتواند توان خروجی بیشینه را به سیستم القا کند. که این نقطه خاص ولتاژ، همان نقطه MPP ، میباشد. بنابراین پیدا کردن بار مناسبی که توسط آن، پنل خورشیدی (بطور کلی هر وسیله برداشتگر انرژی) در ولتاژ خاص PHmax کار کند و درنتیجه، بیشترین توان را در خروجی آن داشته باشیم، بسیار حائز اهمیت است. توان خروجی بیشینه PHmax، متغیری وابسته به زمان است و برای شدت تابش نور خورشید در زمانهای مختلف، متفاوت خواهد بود بنابراین داریم PHmax(t) که برای سادگی در معادلات و الگوریتم، همان PHmax ، بیان شده است و مقدار آن میتواند توسط بررسی نمودار تغییراتش و هم از طریق پیشبینی بدان رسید.
اگر وسیله برداشتگر انرژی (پنل خورشیدی در این مقاله) همواره در نقطه MPP ، کار کند در اینصورت میزان انرژی برداشت شده در فاصله [t1 , t2] از رابطه زیر محاسبه میشود:

دودیتهای زمانی و انرژی.
ایراد اساسی که به این روش وارد است، این است که الگوریتم، همواره در تلاش است که بارکاری وسیله برداشتگر انرژی را طوری تنظیم کند که برداشتگر انرژی در نقطه توان بیشینه MPP ، به برداشت بیشترین انرژی ممکن از محیط در هر زمانی بپردازد، این مسئله در زمان پر بودن باطری و عدم وجود وظیفهای برای اجرا، سبب سرریز باطری و به هدر رفتن انرژی برداشت شده میشود، حتی در صورت وجود وظیفهای برای اجرا و افزایش سرعت اجرای وظیفه جاری باز هم امکان وقوع این مسئله وجود دارد. بنابراین برداشت انرژی در هر واحد زمان با بیشترین توان، با توجه به هزینهی تبدیل انرژی محیطی به انرژی الکتریکی و پارهای عوامل دیگر، عمل مناسبی برای سیستم تعبیهشده محسوب نمیشود.
الگوریتم در زمانیکه انرژی محیطی، بیشتر از انرژی مورد نیاز پردازنده برای اجرای وظیفه جاری است، برای جلوگیری از رجوع به باطری و ذخیره انرژی مازاد در آن، با هدف کاهش سربار انرژی حاصل از شارژ باطری، سرعت اجرای وظیفه جاری را افزایش میدهد. بعبارتی پردازنده به بالاترین سطح فرکانسی خود برای مصرفی انرژی بیشتر، سوئیچ میکند. درست است که این مسئله، سربار انرژی را کاهش داده و سبب ایجاد زمان آرامش برای اجرای وظایف بعدی میشود، اما باتوجه به متغیر بودن انرژی محیطی، حالتی قابل تصور است که بعد از اجرای وظیفه جاری در بالاترین سطح توان و مصرف انرژی زیاد، وظیفهای با سررسید کم و انرژی مورد نیاز بیشتر از انرژی موجود در باطری و انرژی برداشت شده، وارد سیستم شود. حال اگر حتی با وجود زمان آرامش ایجاد شده، سیستم قادر به برداشت انرژی مورد نیاز وظیفه، از محیط، قبل از سررسید آن نباشد بعبارتی انرژی موجود در محیط پیرامون، برای اجرای وظیفه، کافی نباشد، وظیفه جاری از صف آماده حذف میشود، که این مسئله در صورت تکرار و وجود وظایف بیشتری با این شرایط، میتواند نرخ خطای سررسید را افزایش دهد. و سیستم برای کاهش انرژی حاصل از سربار، موجب حذف شدن وظیفه یا وظایفی شده است. شاید یک راهکار مناسب، تنظیم درست نرخ برداشت انرژی از محیط باشد نه برداشت بیشینه در هر زمان.
در کنار موارد گفته شده الگوریتم LM-APM ، دارای مزایایی است که نمیتوان از آنها چشمپوشی کرد که عبارتند از:
استفاده از سیستمی با قابلیت استفاده مستقیم از انرژی برداشت شده از محیط که سبب کاهش سربار انرژی حاصل از شارژ/دشارژ باطری شده و این امر سبب افزایش طول عمر باطری و درنهایت سبب افزایش طول عمر سیستم تعبیهشده و رعایت پیوستگی در اجرای عملیات آن میشود.
استفاده از باطری واقعی بجای باطری ایدهآل و تطابق الگوریتم با شرایط آن.
تنظیم بارکاری وسیله برداشتگر انرژی در نقطه توان بیشینه که سبب افزایش موجودیت انرژی میشود البته این قسمت در برخی مواقع سودمند میباشد که پیش از این توضیح داده شدهاست.
انجام زمانبندی برای تمامی وظایف و بررسی تأثیر زمانبندی یک وظیفه برروی سایر وظایفی که در ادامه وارد صف آماده میشوند.
کاهش سربار انرژی در باطری که سبب کارایی انرژی مصرفی کل سیستم میشود.
3-4-5 روش زمانبندی HA-DVFS[72]
در این قسمت الگوریتمی را معرفی میکنیم که نواقص بسیاری از الگوریتمها و روشهای معرفی شده در بخشهای قبل را برطرف کردهاست و اساس کار الگوریتم زمانبندی پیشنهاد شده در این گزارش نیز میباشد.
اهداف کلی این الگوریتم که در]19[، معرفی شده است عبارتند از :
زمانبندی تمامی وظایف در پایینترین سرعت ممکن و تخصیص بارکاری تاحد امکان مساوی (در تمام زمانها) به پردازنده.
جلوگیری از اتلاف انرژی برداشت شده، توسط ممانعت از سرریز انرژی در ذخیرهساز انرژی.
زمانبندی براساس تخصیص مساوی بارکاری پردازنده نه تنها، تأخیر و سربار حاصل از سوئیچ در بین سطوح ولتاژ/فرکانس پردازنده را کاهش میدهد، بلکه باعث افزایش بهرهوری، از تکنیکهایی همچون انتخاب پویای ولتاژ/فرکانس درجهت رسیدن به کمترین انرژی مصرفی سیستم نیز میشود]18[. در این حین، استفاده از انرژی سرریز شده در جهت کارایی بهتر سیستم، نیز یکی دیگر از نکات مثبتی است که این الگوریتم در جهت رسیدن بدان تلاش کردهاست. مدل برداشت انرژی(EHM) و سیستم تعبیهشده(EDM)، بکار رفته در این مقاله، کاملا همان سیستم معرفی شده در روش LM-APM، میباشد که در بخش قبل بطور کامل بیان شد. ذخیرهساز انرژی نیز در این روش، باطری واقعی با ضریب سودمندی شارژ/دشارژ λ ، میباشد.
توجه شود که سایر پارامترها و روابط برای مدل باطری در این مقاله، همان روابط مدل ESM معرفی شده در الگوریتم LM-APM، میباشد که در اینجا از تکرار مجدد خودداری میکنیم.
بطور خاص نویسندگان در این الگوریتم بدنبال موارد زیر میباشند:
جداسازی محدودیتهای زمانی و انرژی با هدف مدیریت توان بهتر و کاهش پیچیدگیهای الگوریتم زمانبندی.

2. Update ftm= Stm+ Wm/S(SIm,new)

2. compute transferred slack Slacktf

2. distribute Slacktf among all task

2. end

2. while(Slacktf > 0)

2. fork=m+1 :M do

2. Stk= max (ak, ftk-1)

2. if(Stk + Wk/S(SIk-1) < iftk && the slowdown factor for task

with lower priority is valid) Then

11. SIk= SIk-1

11. end if

11. ftk= Stk+ Wk/S(SIk)

11. Upadate Slacktf

شکل 3-5 : شبه کد الگوریتم بهرهوری از انرژی سرریز شده ]19[
شکل 7شکل 3-5 : شبه کد الگوریتم بهره وری از انرژی سرریز شده
نتایج الگوریتم HA-DVFS
در این الگوریتم تکنیک مدیریت توان جدیدی برای سیستمهای تعبیهشده بیدرنگ مبتنی بر برداشتگر انرژی ارائه شد. که ، درصدد اجرای بیدرنگ وظایف با هدف کاهش انرژی مصرفی و کاهش نرخ خطای سررسید وظایف و بهرهوری مناسب از انرژی محیطی میباشد. این روش درمقایسه با الگوریتمهای LSA و EA-DVFS، دارای نرخ خطای سررسید کمتر و همینطور ظرفیت ذخیرهساز انرژی کمتری میباشد. همچنین این روش با استفاده از تکنیک انتخاب پویای ولتاژ و فرکانس در جهت ایجاد زمان آرامش بیشتر برای اجرای وظایف در فرکانس پایینتر و همینطور حداقل سازی اتلاف انرژی در زمان سرریز، توانسته کارایی سیستم تعبیهشده را بهبود دهد. مزایای این روش عبارتنداز:
پیچیدگی محاسبات کمتر
نرخ خطای سررسید کمتر
ظرفیت ذخیره ساز انرژی کمتر
استفاده از باطری واقعی و بررسی تأثیر ضریب سودمندی شارژ/دشارژ برروی انرژی ذخیره شده.
معایای این روش عبارتنداز:
الگوریتم کلی شامل چند مرحله مجزا است و این باعث افزایش مرتبه اجرای الگوریتم زمانبندی شدهاست و این مسئله، برای سیستمهای تعبیهشده بیدرنگ، مناسب نمیباشد.
انتخاب پایینترین فرکانس برای اجرای وظیفه، باعث طولانی شدن زمان اجرای آن وظیفه میشود و این امر احتمال نقض سررسید در مابقی وظایف را افزایش میدهد.
با وجود به کار بردن راهکاری برای کاهش سرریز در باطری، همچنان احتمال سرریز زیاد است چراکه الگوریتم، در تمامی مراحل، سعی در کاهش سرعت اجرای وظیفه دارد.
تخصیص بخش زیادی و یا همه انرژی موجود به اجرای وظیفه زمانبندی شده در زمان وقوع سرریز، احتمال نقض سررسید مابقی وظایف موجود را بدلیل عدم وجود انرژی کافی، افزایش میدهد و ازطرفی درصورتیکه انرژی کمی برای اجرای وظیفه جاری اختصاص یابد این امر موجب میشود، پردازنده فرکانس پایینی برای اجرای آن انتخاب و درنتیجه سرعت اجرا کاهش مییابد و این سبب طولانی شدن زمان اجرای وظیفه میشود که این هم میتواند موجب نقض سررسید مابقی وظایف شود. بعبارتی بررسی جداگانه محدودیتهای انرژی و زمانی، میتواند مشکلاتی را برای اجرای وظایف ایجاد کند در حقیقت محدودیت انرژی و زمانی بایکدیگر در تقابلند و از اینرو نمیتوانیم بصورت جداگانه به بررسی آنها بپردازیم.
در این الگوریتم هر زمان خطایی چه از نظر انرژی و چه از دید زمانی برای وظیفه جاری و یا سایر وظایف، رخ میدهد الگوریتم مجددا زمانبندی را برای تمامی وظایف باقیمانده در صف آماده انجام میدهد و این درصورتیکه تعداد وظایف، افزایش یابد برای سیستم تعبیهشده مشکلساز خواهد بود.
در ادامه معرفی کارهای انجام شده در جهت زمانبندی سیستمهای تعبیهشده بیدرنگ مبتنی بر برداشتگر انرژی بعنوان آخرین نمونه، الگوریتمی را معرفی میکنیم که به بررسی هم زمان محدودیتهای انرژی و زمانی پرداختهاست و توانسته زمان اجرای الگوریتم تا حد قابل قبولی کاهش دهد.
3-4-6 الگوریتم انتخاب فرکانس باتوجه به وضعیت سیستم[76]
بدنبال الگوریتمهای معرفی شده در بخشهای قبلی، نویسندگان، در ]21[ ، الگوریتم زمانبندیای ارائه کردهاند که بیشتر مبتنی بر روشی برای انتخاب آگاهانه فرکانس اجرایی وظایف، با هدف کاهش پیچیدگی روشهای قبلی و ارائه روشی سادهتر میباشد. همچنین این روش، الگوریتمی پویا و براساس بررسی همزمان موجودیت انرژی و حالت بهرهوری سیستم[77] نیز میباشد. طرح معرفی شده، ابتدا مبتنی بر دورنمایی از بهرهوری سیستم و میزان انرژی برداشت شده از محیط، وضعیت و مشخصههای سیستم هدف را مشخص و تعیین میکند. سپس بخشی از انرژی موجود را به گروهی از وظایف موجود در صف آماده، براساس انرژی برداشت شده از محیط توسط آرایههای فتوولتائیک[78] و مقدار بهرهوری سیستم، اختصاص میدهد. درنهایت براساس این انرژی تخصیص دادهشده به گروهی از وظایف، فرکانس اجرایی برای هر یک از وظایف، را انتخاب میکند. و در آخر، این فرکانس درجهت افزایش کارایی سیستم، بهبود داده میشود. هدف نویسندگان از این الگوریتم، کاهش پیچیدگیهای روشهای قبلی است. همچنین مرتبه زمانی این روش در مقایسه با روشهای قبل خصوصا روش HA-DVFS، کمتر بوده و الگوریتم سریعتر به جواب همگرا میشود. سیستم برداشتگر انرژی که در این روش، نویسندگان، الگوریتم خود را برمبنای آن ارائه دادهاند، همان سیستم معرفیشده در بخش قبلی است و برای ذخیرهساز انرژی هم از باطری با ظرفیت محدود استفاده کرده و از تأثیر ضریب سودمندی شارژ و دشارژ در زمان رجوع به باطری، چشمپوشی شده است.

ه ]24[ بحث زمانبندی برای سیستمهای تعبیهشده مبتنی بر فریم را بیان کرده است که قادر به اجرای وظایف بیدرنگ سخت در سررسید متناظرشان میباشد. در این روش، زمانی پردازنده عملیاتش را شروع میکند که واحد ذخیرهساز انرژی کاملا شارژ شده باشد. دراین مورد دوره تناوب تمامی وظایف، یکسان و سررسید هریک از آنها نیز برابر با مقدار دوره تناوب در نظر گرفته شده است. درنتیجه بیان میشود که ترتیب اجرای وظایف درون یک فریم، چه در حالتیکه وظایف قابل زمانبندی باشند و یا قابل زمانبندی نباشند، بسیار بحرانی و حائز اهمیت نیست. بعلاوه فرض میشود توان برداشت انرژی، ثابت بوده و وظایف در یک نرخ ثابتی از انرژی و توان اجرا میشوند. ایده اصلی این روش اضافه کردن یک زمان بیکاری کوچک به سیستم برای برداشت انرژی و شارژ باطری و در مقابل داشتن حداقل زمان زمانبندی است یعنی وظایفی که همگی دارای مشخصههای انرژی و سررسید یکسانی هستند با وجود انرژی کافی در ذخیرهساز انرژی قادر خواهند بود در کمترین زمان قبل از سررسیدشان اجرا شوند. واضح است که یکسان درنظر گرفتن مشخصههای وظایف و همینطور نرخ ثابت انرژی و توان در دنیای واقعی فرض مناسبی نیست.
زمانبندی وظایف تناوبی میتواند براساس اولویت ثابت[84] و ایستا و یا همانند روش EDF، بصورت پویا، انجام پذیرد. در ]25[ روشی برای زمانبندی وظایف انحصاری با اولویت ثابت که این اولویت در زمان اجرا به هر وظیفه اختصاص داده میشود ارائه شده است (EHFP4[85]) . این روش، الگوریتمی برخط است که تصمیمات زمانبندی، بدون هیچگونه پیشبینی از موجودیت انرژی در زمانهای آتی و در زمان اجرا ، گرفته میشود. براساس چهار حالت الگوریتم ابتکاری بیان شده است :
هر زمان که باطری خالی میباشد بعبارتی E(t)=Emin، پردازنده برای یک مدت زمان دلخواهی به حالت بیکار میرود.
بصورت پویا سطح انرژی ذخیره شده در باطری دائما بررسی میشود. هدف از این قسمت کاهش احتمال جایگزینی باطری میباشد.
در این قسمت بیان میشود هرچه ظرفیت باطری بیشتر باشد برای سیستم مناسبتر میباشد در اینحالت بحث محاسبه بیشترین زمانیکه سیستم در صورت عدم انرژی کافی باید متوقف شود در حالتیکه خطای سررسید رخ ندهد بسیار حائز اهمیت است که این زمان آرامش بصورت برخط توسط زمانبند در زمان اجرا تعیین میشود.
در این قسمت الگوریتم به بررسی سرریز در زمان بیکار بودن سیستم میپردازد بنابراین پردازنده، تنها زمانی به حالت بیکار میرود که زمان آرامش و سطح انرژی باطری، بیشینه نباشد. بر این اساس برای موجودیت انرژی باطری یک حد آستانهای درنظر گرفته میشود و زمانیکه سطح انرژی باطری به این مقدار آستانه رسید، پردازنده به حالت بیکار خود میرود.
در آخر بیان میشود که توسط زمانبندی تنها بصورت برخط و با تصمیمات در زمان اجرا و بدون داشتن هیچگونه پیشبینی از برداشت انرژی در آینده، نمیتوان به الگوریتم زمانبندی بهینهای رسید.
الگوریتم زمانبندی که در ]26[ معرفی شده است، برروی یک پردازنده با یک سطح ولتاژ و فرکانس و یک سیستم برداشتگر انرژی و همینطور باطری ایدهآل با قابلیت شارژ مجدد، وظایفی را که مشخصاتی همچون زمان ورود، سررسید متناظر، بدترین حالت زمان اجرا و بدترین حالت انرژی مصرفی را دارند را زمانبندی میکند. در این مقاله بیان میشود که لزوما مشخصههای زمان اجرا و انرژی مصرفی وظایف با یکدیگر متناسب نیستند. همچنین فرض شده است که توان مصرفی آنی یک وظیفه از توان ورودی واحد برداشتگر انرژی، کمتر نیست بعبارتی وظایف میتوانند سبب تهی شدن کامل باطری شوند. در این روش، تضمین اینکه تمامی سررسیدها در یک سیستم برداشتگر انرژی، برآورده شوند، یکی از مهمترین مسائل پیش رو است. الگوریتم ED-H، قبل از اجرای وظیفه جاری، به بررسی موجودیت انرژی برای وظایفی که در آینده وارد سیستم میشوند، میپردازد و درصورت کافی بودن این انرژی، وظیفه جاری اجرا و درغیر اینصورت تا زمان برداشت انرژی کافی از محیط، به اجرای وظیفه جاری تأخیر میدهد. بعبارتی این الگوریتم براساس دانشی در مورد وظیفه جاری و و وظایفی که در آینده وارد سیستم خواهند شد، تصمیمات زمانبندی را اتخاذ میکند. همچنین در این روش قبل از اجرا، محدودیت زمانی و انرژی وظایف و نرخ انرژی قابل ذخیره، نیز بررسی میشود و درصورت ناکافی بودن هر یک از موارد گفته شده، پردازنده به حالت بیکار میرود. واضح است که این روش نرخ خطای سررسید را در مقایسه با سایر روشهای دیگر افزایش میدهد. همچنین در این روش ظرفیت باطری نیز بیشتر خواهد شد چراکه در سیستم پیشنهادی، پردازنده قادر نخواهد بود بطور مستقیم انرژی مورد نیاز خود را از محیط دریافت کند، بلکه برای تأمین انرژی لزوما باید به باطری مراجعه کند. بنابراین باتوجه به اینکه شرط اجرای وظیفه جاری، وجود انرژی کافی برای اجرای سایر وظایف آتی سیستم میباشد، دراینصورت ظرفیت باطری باید به اندازه انرژی مورد نیاز تمامی وظایف سیستم باشد که این در عمل امکانپذیر نخواهد بود. بعلاوه درصورت عدم انرژی کافی، پردازنده به حالت بیکار میرود که این خود میتواند تا زمان برداشت انرژی کافی توسط برداشتگر انرژی، سبب نقض سررسید وظیفه جاری و درنهایت حذف آن از سیستم شود. نکته قابل توجهی که در این مقاله بدان پرداخته شده است بررسی جداگانه بدترین حالت زمان اجرا و بدترین حالت انرژی مصرفی، بعنوان مشخصههای اصلی یک وظیفه میباشد.
3-5 نتیجهگیری
نسل جدید سیستمهای تعبیهشده، برای تأمی
ن انرژی مورد نیاز برای اجرای عملیات خود، قادر به دریافت انرژی از محیط پیرامون میباشند. بدین منظور، سیستم، نیازمند واحد برداشت انرژی و همینطور واحد ذخیرهساز انرژی با قابلیت شارژ مجدد میباشد. بر این اساس و باتوجه به اینکه مقدار این انرژی، در زمان، متغیر میباشد، بحث مدیریت توان و مدیریت انرژی در چنین سیستمهایی بسیار حائز اهمیت است. از اینرو وجود یک الگوریتم زمانبندی مناسب که بتواند تصمیمات دقیقی درمورد زمان درست شروع فعالیت سیستم و همینطور زمان مناسب بیکاری و آرامش آن را طوریکه از اتلاف انرژی برداشت شده نیز جلوگیری کند، اتخاذ کند و درکنار این تصمیمات زمانبندی مدیریت انرژی مناسبی نیز داشته باشد در سیستمهای تعبیهشده مبتنی بر برداشتگر انرژی بسیار مورد توجه قرار دارد. در این حوزه، مطالعات و تحقیقات گستردهای انجام شده است که در فصلی که گذشت به معرفی پارهای از الگوریتمها و روشهای انجام شده پرداختیم. با وجود کارهایی که در این زمینه انجام شده است هنوز وجود الگوریتمی که بتواند درکنار زمانبندی مناسب وظایف، میزان انرژی مصرفی سیستم و همینطور تعداد مراجعات به باطری را برای افزایش طول عمر بیشتر سیستم، کاهش دهد، بسیار لازم و ضروری است. و این مهم با توجه به رشد روز افزون سیستمهای تعبیهشده در تمامی زوایای زندگی بشر، از اهمیت دو چندانی برخوردار میشود. براین اساس در فصل آینده، سیستم تعبیهشده و همینطور الگوریتم زمانبندی متناظر با آن را با هدف کاهش مراجعات به باطری و بهبود انرژی مصرفی در کنار اجرای بیدرنگ وظایف تناوبی و غیر تناوبی، معرفی میکنیم.
فصل چهارم
فصل چهارم : الگوریتم پیشنهادی
4-1 مقدمه
تکنیک برداشت انرژی از محیط پیرامون، مزایای زیادی برای سیستمهای تعبیهشده امروزه، ازجمله پیوستگی در اجرای عملیات سیستم و افزایش طول عمر آن، دارد. اما رسیدن به تمامی این مزایا درکنار یک الگوریتم زمانبندی مناسب که بتواند تصمیمات درست و دقیقی درمورد زمان اجرای وظایف، سرعت مناسب پردازنده و همینطور زمان مناسب، برای رجوع به باطری برای دریافت انرژی، اتخاذ نماید، امکانپذیر است. در این فصل بر این اساس الگوریتم پیشنهادی خود را با هدف کاهش معایب روشهای قبلی ارائه میدهیم.
روش پیشنهادی در این پروژه از دو دیدگاه میباشد :
ذخیرهساز انرژی : یک نکته کلیدی در کارایی سیستمهای تعبیهشده مبتنی بر برداشتگر انرژی، کارایی ذخیرهساز انرژی است]27[. از اینرو در این بخش، روشی برای ذخیره کردن انرژی برداشت شده از محیط، ارائه میشود، که در کنار رجوع کمتر به باطری غیر آیدهآل و در نتیجه کاهش اثرات منفی حاصل از ضریب سودمندی شارژ و دشارژ باطری، بتوانیم وقوع سرریز را نیز در سیستم، کاهش دهیم.
الگوریتم زمانبندی بیدرنگ : مبتنی بر ذخیرهساز انرژی بخش اول، در این بخش با هدف کاهش نرخ خطای سررسید و بهبود انرژی مصرفی وظایف و همینطور کاهش اتلاف انرژی حاصل از سرریز، الگوریتم زمانبندی خود را ارائه میدهیم.
در ادامه با جزئیات بیشتری دو بخش نام برده را بیان خواهیم کرد.
4-2 ذخیرهساز انرژی
در کنار مراجعی که تنها به بحث زمانبندی وظایف در یک سیستم تعبیه شده مبتنی بر برداشتگر انرژی میپردازند، مراجعی نیز هستند که تنها برروی ذخیرهساز انرژی، تمرکز داشته و تنها سعی در یافتن روشی برای بهبود عملیات ذخیره و برداشت انرژی از ذخیرهساز انرژی و افزایش کارایی عملکرد آن را دارند. در این میان، از دید محققان و طراحان، باطری، دارای معایبی است که ادامه استفاده از آن، در سیستمهای تعبیهشده امروزه، نیازمند تمهیداتی در روند طراحی و اصلاح عملکرد آن میباشد.
یکی از راهکارهای موجود در برابر معایب سیستمهای مبتنی بر باطری و افزایش طول عمر مفید آنها، استفاده از تکنیک برداشت انرژی محیطی میباشد اما در اکثر این سیستمها نیز انرژی مازاد در باطری ذخیره میشود، و در صورتیکه اجرای وظایف، انرژی بیشتری از مقدار انرژی برداشت شده بخواهد، پردازنده، برای تأمین انرژی مورد نیاز خود به ناچار، از انرژی ذخیره شده در باطری استفاده میکند. درنتیجه باز هم، عملیات شارژ و دشارژ باطری میتواند، بر روی سیستم، اثرات منفی بسیاری را داشته باشد. خصوصا با توجه به اینکه انرژی محیطی به شدت در زمانهای گوناگون، متغیر میباشد، این مسئله در زمانهای کمبود انرژی محیطی، بیشتر قابل مشاهده است. درنتیجه نیازمند تغییرات اساسی در واحد ذخیرهساز انرژی هستیم تا بتوانیم تا حد ممکن از رجوع به باطری جلوگیری کنیم و یا حتی بتوانیم جایگزین مناسبی برای آن پیدا کنیم. با کاهش مراجعه به باطری میتوانیم تأثیرات ضریب سودمندی را بر روی سیستم، کاهش داده، بعلاوه این امر موجب به حداقل رساندن ظرفیت باطری، شده و در نتیجه هزینه سیستم نیز کاهش مییابد]27[.
در این حوزه برخی محققان برای بهبود شرایط توصیف شده، باتوجه به تکنیکهای جدیدی که در طراحی ابرخازنها[86] ارائه شده است، از ترکیب ابرخازن و باطری بعنوان ذخیرهساز انرژی استفاده کردهاند. براین اساس در ادامه به معرفی مزایا و معایب ابرخازن در قیاس با باطری با قابلیت شارژ مجدد میپردازیم. لازم به ذکر است که ابرخازن که به آن خازن دو لایه نیز میگویند در مقدار ظرفیت با خازن معمولی متفاوت است و ظرفیت آنها نسبت به خازن معمولی بسیار بیشتر میباشد]28[.
4-2-1 مزایای ابرخازن در برابر باطری با قابلیت شارژ مجدد
از دید پارامترهای
الکتریکی:
سرعت بسیار بالا در عملیات شارژ و دشارژ: ابرخازنها میتوانند در مدت چند میلی ثانیه تا چند دقیقه تهی شده و در مدت چند ثانیه تا چند دقیقه شارژ شوند.