[TDJarkom2009][Sesi5][ 0906503793-I Made Agus Setiawan] Pillai01, Sorber05

[category TDJarkom2009]
[title I Made Agus Setiawan(0906503793) - Pillai01, Sorber05]

 Sesi 5
-------------------------------------------------------------

[Pillai01]Real-Time Dynamic Voltage Scaling for Low-Power Embedded Operating Systems

Comment :

Perkembangan komputer semakin lama semakin bertambah pesat, terutama perangkat mobile dan portable computing. Begitupula dari sisi aplikasi yang semakin canggih semakin pintar, dan tentu saja processing power yang dibutuhkan semakin besar. Namun hal ini bertolak belakang dengan kemampuan battery dalam menyediakan power yang terbatas.

Mobile systems harus didesain memaksimalkan umur dari battery, namun sebagai perangkat pintar, membutuhkan prosesor yang tangguh dan tentu membutuhkan energy lebih banyak sehingga memperpendek umur dari battery. Disinilah permasalahan muncul, dimana terdapat tradeoff antara kinerja system dengan umur battery.

Untuk memperpanjang umur dari baterai pada perangkat mobile dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya:

1. Mengoptimalkan teknologi semiconductor dimana dapat meningkatkan kemampuan  komputasi microprocessor per satuan energy.
2. Mengoptimalkan teknologi battery yang memungkinkan battery life lebih panjang.
3. Dengan mengembangkan adaptive application terhadap penghematan energi.
4. Mengoptimalkan algoritma penjadwalan yang digunakan pada Sistem Operasi dimana mengoptimalkan tradeoff  antara  kinerja device dengan battery life.

Algoritma yang digunakan untuk memperpanjang umur baterai adalah algoritma DVS (Dynamic Voltage Scalling) dimana mengexploitasi karakteristik dari prosesor untuk menghindari pemborosan energi dengan mengurangi suplai tegangan dan frequensi. Pada saat komputasi puncak, algoritma mensuplai secara penuh tegangan dan frequensi kerja prosesor, namun pada kondisi rata-rata, suplai tegangan dan frequensi di turunkan(scaling). Karena kecenderungan kondisi komputasi puncak jarang terjadi dibandingkan kondisi rata-rata(mis., idle processor) sehingga umur baterai dapat diperpanjang, kinerja system dan utilisasi processor dapat ditingkatkan.

Namun hal ini masih belum cukup jika dihadapkan pada embedded real-time systems seperti  cellular phones , camcorders and portable medical devices. Disamping masalah kinerja dan umur baterai, yang diperhitungkan juga adalah mekanisme garansi suatu task selesai pada periode tertentu sehingga konteks real-time masih tetap terjaga. Pada paper ini, Pillai et al. memaparkan mengenai Real-time Dynamic Voltage Scaling (RT-DVS) untuk  Low-Power embedded Operating Systems, dimana algoritma ini memodifikasi OS's real-time scheduler dan task management service untuk menghemat energi dan sekaligus memberikan garansi terhadap real-time deadline.

Beberapa point yang dapat dicatat dari mekanisme RT-DVS ini adalah :

1.   Dalam melakukan penjadwalan, karena faktanya tidak ada informasi berapa lama suatu task  dikerjakan, maka harus ditentukan mekanisme dalam menentukan asumsi berapa lama suatu task berikutnya memerlukan waktu komputasi , karena itu berimbas terhadap jalannya penjadwalan secara keseluruhan.

2.   Harus dipastikan bahwa mekanisme penjadwalan yang dibuat tidak menurunkan kinerja dari system secara keseluruhan.

3.   Umur baterai tidak hanya dipengaruhi secara fisik/algoritma saja, tetapi juga dipengaruhi dengan perilaku pengguna terhadap device yang dimiliki.

4.   Karena modifikasi yang dibuat bersifat low-level, maka mungkin hanya vendor devices yang bisa melakukan pengembangan, terkecuali OS bersifat open source, maka lebih banyak kalangan yang bisa berpartisipasi.

5.   Disamping itu mungkin bisa dikembangkan semacam adaptive application/power management yang mendukung penghematan energi baterai yang bekerja diatas OS.

 

[Sorber05]Turducken: Hierarchical Power Management for Mobile Devices

Comment :

Pada paper ini, Sorber et al. memaparkan mengenai sebuah perangkat mobile, Turducken, dimana merupakan perangkat terintegrasi yang dibagi menjadi beberapa lapis dengan tujuan untuk menghemat energi dengan mekanisme manajemen energi bertingkat (Hierarchical Power Management for Mobile Devices).

Untuk menghemat energi dan memperpanjang umur baterai, banyak hal yang bisa dilakukan ketika laptop/mobile device tidak aktif digunakan seperti menggunakan mode sleep, mematikan komponen yang tidak diperlukan seperti layar dan disk storage, menurunkan tegangan dan frequensi CPU, namun tetap saja daya tahan baterai laptop hanya beberapa jam saja. Mobile device yang lain seperti PDA dan sensor juga memiliki keterbatasan terhadap daya tahan baterai, namun masing-masing membutuhkan energi yang lebih rendah.

Mekanisme yang ditawarkan Turducken dalam sistem terdistribusi adalah dengan mengintegrasikan beberapa mobile device dengan konsumsi energi yang bervariasi, sensor,PDA,laptop dimana setiap perangkat disusun bertingkat (tier). Ketika laptop tidak aktif digunakan, maka untuk menjaga konsistensi dan sinkronisasi data, tugas tersebut diambil-alih oleh device yang lebih hemat energi(PDA), menjadi perantara/cache device, sedangkan laptop berada dalam mode sleep. Dengan mekanisme seperti ini, laptop akan selalu "hidup" always on dan dapat menjaga tingkat konsistensi data pada system terdistribusi dan daya tahan baterai laptop pun bisa diperpanjang. Selain menjaga konsistensi, PDA/sensor dapat juga bertugas untuk menjaga koneksi jaringan tetap terjaga (network discovery), cek status data terbaru, cek layanan data dll.

Beberapa point yang dapat dicatat mengenai mekanisme ini adalah:

1.   Seberapa besar nilai yang didapat dari mekanisme ini dibandingkan dengan biaya hardware yang harus dikeluarkan dengan tingkat konsistensi data yang didapat? Apakah seimbang atau bahkan menguntungkan? Apakah keuntungannya sangat signifikan?

2.    Asumsi perilaku pengguna? Karena perilaku pengguna terhadap mobile device yang digunakan mempengaruhi berapa lama daya tahan baterai tersebut, karena semakin lama umur baterai pasti berkurang, ditambah perilaku yang tidak sesuai akan mempercepat menurunnya umur baterai.

3.    Seberapa penting tingkat konsistensi data tersebut terhadap pengguna sehingga harus menggunakan solusi seperti yang ditawarkan?

4.    Dibangun dengan beberapa device, apakah malah tidak merepotkan? karena harus mengelola beberapa power dari masing-masing device secara terpisah. Atau mungkin kedepannya diintegrasikan dengan hanya menggunakan satu sumber baterai, namun dengan processor yang bervariasi?

I Made Agus Setiawan
---------------------------------