• 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
    • / 12
    • 下载费用:30 金币  

    重庆时时彩四星技巧: 一种异构多核处理器高效任务调度方法.pdf

    关 键 词:
    一种 多核 处理器 高效 任务 调度 方法
      专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    摘要
    申请专利号:

    CN201110135487.0

    申请日:

    2011.05.24

    公开号:

    CN102193826A

    公开日:

    2011.09.21

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 9/46申请日:20110524|||公开
    IPC分类号: G06F9/46; G06F9/50 主分类号: G06F9/46
    申请人: 哈尔滨工程大学
    发明人: 李静梅; 李静
    地址: 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110135487.0

    授权公告号:

    102193826B||||||

    法律状态公告日:

    2012.12.19|||2011.11.23|||2011.09.21

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供的是一种异构多核处理器高效任务调度方法。采用线性任务聚簇方法,将任务图中某些特殊的、通信开销较大的、容易聚簇的任务聚簇到其前驱节点;从整个任务图的拓扑结构出发,选择能够综合反映任务在整个任务图中地位的参数作为优先级权值;首先选取自由关键路径节点进行分配,如果存在多个自由关键路径节点,按照节点优先级权值从高到低的顺序进行分配,所有非关键路径自由节点按照优先级权值从高到低的顺序进行分配;进行冗余性判断,删除调度结果中的冗余任务;通过对冗余任务删除后的调度结果进行调整,重新计算每个任务的最早完成时间。本方法提高了异构多核处理器任务调度的效率、降低了处理器功耗,提升了多核处理器的性能。

    权利要求书

    1.一种异构多核处理器高效任务调度方法,其特征是:(1)任务图的聚簇优化:采用线性任务聚簇方法,将任务图中某些特殊的、通信开销较大的、容易聚簇的任务聚簇到其前驱节点;(2)优先级计算:从整个任务图的拓扑结构出发,选择能够综合反映任务在整个任务图中地位的参数作为优先级权值;(3)任务分配:首先选取自由关键路径节点进行分配,如果存在多个自由关键路径节点,按照节点优先级权值从高到低的顺序进行分配,所有非关键路径自由节点按照优先级权值从高到低的顺序进行分配;(4)调度结果优化:通过对调度结果中进行复制的任务进行冗余性判断,删除调度结果中的冗余任务;通过对冗余任务删除后的调度结果进行调整,重新计算每个任务的最早完成时间。2.根据权利要求1所述的一种异构多核处理器高效任务调度方法,其特征是:聚簇任务必须同时满足三个条件:1)当前节点只有一个直接前驱节点;2)当前节点为其直接前驱节点的唯一直接后继节点;3)当前任务在不同处理器内核上的最大执行开销小于该任务与其唯一前驱节点间的平均通信开销,即其中节点tk为节点ti的直接前驱节点。3.根据权利要求1所述的一种异构多核处理器高效任务调度方法,其特征是:所述优先级权值Succ_sum(ti)为Succ_sum(ti)=Wi+ΣtjSucc(ti)(Succ_sum(tj)+C(ti,tj)).]]>4.根据权利要求1所述的一种异构多核处理器高效任务调度方法,其特征是所述任务分配方法为:1)遍历DAG,计算每个任务的优先级权值Succ_sum(ti),并寻找关键路径节点标记为CP节点;2)将入口节点加入任务调度队列;3)判断调度队列中是否存在未分配任务,不存在,跳转至17);存在,继续向下执行;4)选择队列中第一个任务ti,从调度队列中删除任务ti;5)判断该任务是否已遍历所有处理器内核,是,跳转至11);不是,继续向下执行;6)取当前处理器内核pi;7)判断任务ti在处理器内核pi是否满足区间插入条件,是,记录任务ti在当前处理器内核的最早完成时间,跳转至11);不是,继续向下执行;8)计算任务ti在当前处理器内核的最早完成时间,判断任务复制是否能够减小任务ti在该处理器内核上的最早完成时间,不能,跳转至10);能,继续向下执行;9)计算通过任务复制后,任务ti在该处理器内核上的最早完成时间,记录复制的任务和计算所得的最早完成时间,跳转至5);10)记录任务ti在该处理器内核上的最早完成时间,跳转至5);11)选择使任务ti具有最小最早完成时间的处理器内核pj;12)判断该最小值是否通过任务复制获得,不是,跳转至14);是,继续向下执行;13)复制相应的任务到处理器内核pj,将任务ti分配到pj,跳转至15);14)将任务ti分配到处理器内核pj;15)判断是否存在不在调度队列中的自由节点,不存在,跳转至(3);存在,继续向下执行;16)将自由CP节点插入调度队列的开始,剩余自由节点按节点的优先级权值降序排列插入调度队列,跳转至3);17)任务分配完成。5.根据权利要求1所述的一种异构多核处理器高效任务调度方法,其特征是所述调度结果优化的方法为:首先进行冗余任务的删除;寻遍所有处理器内核,将复制任务及其相关信息存储到任务复制列表DL,将列表DL中的任务按照最早完成时间从大到小排列;查找任务复制列表DL,如果DL不为空,取DL中第一个任务ti,j,并从DL中删除任务ti,j;如果删除处理器内核pj上的任务ti不会延长ti后继节点的完成时间,任务ti,j为冗余任务,将任务ti从处理器内核pj上删除;如果删除处理器内核pj上的任务ti延长了其后继节点的完成时间,任务ti,j为非冗余任务,不能从调度结果中删除;重复执行以上判断过程,直到任务复制列表DL为空;最后,通过调度结果优化阶段对冗余任务删除后的调度结果进行优化;寻遍所有处理器内核,记录每个处理器内核的空闲时间段和任务信息,在考虑区间插入的条件下,重新调整每个任务在该处理器内核上的最早完成时间;在进行区间插入时,寻找开始时间不小于任务最早开始时间的空闲时间段;如果找到,判断任务插入对整个调度长度的影响;如果能够减小整个任务调度的长度,将任务重新分配到该空闲时间段,重新计算任务的最早完成时间。

    说明书

    一种异构多核处理器高效任务调度方法

    技术领域

    本发明涉及一种提高处理器性能的方法。具体地说是一种基于异构多核的高效任务调度方法。

    背景技术

    伴随着人们对高性能微处理器的无止境追求,在过去的几十年,依靠传统提升处理器时钟频率的方法,单核处理器的频率得到了大幅度提升,目前已经高达4GHz。同时,由于处理器主频的不断提升和芯片集成度的增加,单核处理器的功耗和散热问题越来越严重,传统的通过超标量和超流水来开发处理器并行性的技术使得处理器设计成本越来越高,不堪重负,单核处理器性能提升遭遇瓶颈。但是,现代应用需求的不断变化迫切要求处理器性能的不断提升。单核处理器性能提升接近极限和应用需求对处理器性能继续提升的要求成为处理器发展的主要矛盾,这一矛盾的解决迫切要求构建一种高性能处理器体系结构。

    顺应现代应用对高性能处理器的需求,多核处理器(Chip?Multi-Proces?sor,CMP)应运而生,并将成为处理器发展的主流。多核处理器为大幅度提升系统性能提供了良好的硬件平台,但是硬件只有与相应的软件相结合才能充分发挥出多核处理器的高性能优势。在多核处理器的软件开发中,任务调度策略的好坏将对多核处理器的性能产生直接影响,如果调度不当甚至会抹煞多核处理器高并行性的优势,降低多核处理器的性能。在异构多核处理器中,相同任务在不同处理器内核上的运行时间不同,任务调度的目的就是在满足任务优先级约束的前提下,将全部任务都尽量分配到运行效率最高的处理器内核,最终使得总任务的完成时间最短。但是,同时满足总任务完成时间最少和任务优先级约束的要求,导致不可能将全部任务都分配到执行效率最高的处理器内核。因此,需要合理的任务调度策略,在保证任务优先级约束的基础上,减少总任务的执行时间,提高多核处理器的性能。

    近年来,针对异构多核处理器任务调度问题,国内外许多专家和科研机构都进行了积极研究,旨在通过减少通信开销、改变任务执行顺序,以减小整个任务的调度长度。但是,目前异构多核处理器的任务调度效率仍不够理想,存在通信开销过大、关键任务优先级不高、冗余任务过多等问题,严重影响了多核处理器的任务调度性能。

    发明内容

    本发明的目的在于提供一种高效率、低功耗的异构多核处理器高效任务调度方法。

    本发明的目的是这样实现的:(1)任务图的聚簇优化:采用线性任务聚簇方法,将任务图中某些特殊的、通信开销较大的、容易聚簇的任务聚簇到其前驱节点;(2)优先级计算:从整个任务图的拓扑结构出发,选择能够综合反映任务在整个任务图中地位的参数作为优先级权值;(3)任务分配:首先选取自由关键路径节点进行分配,如果存在多个自由关键路径节点,按照节点优先级权值从高到低的顺序进行分配,所有非关键路径自由节点按照优先级权值从高到低的顺序进行分配;(4)调度结果优化:通过对调度结果中进行复制的任务进行冗余性判断,删除调度结果中的冗余任务;通过对冗余任务删除后的调度结果进行调整,重新计算每个任务的最早完成时间。

    本发明的异构多核处理器高效任务调度方法克服了已有技术中多核处理器的任务调度的缺点,将整个任务调度过程分为任务聚簇、优先级计算、任务调度和调度结果优化四个阶段,降低了某些特殊任务的通信开销,提高了关键任务的优先级,优化了调度结果。最终提高了任务调度的效率,提升了处理器系统的性能,增强了处理器系统的可扩展性,在高性能多核处理器建设中具有良好应用前景。

    在异构多核处理器任务调度中,某些任务的通信开销远远大于任务的执行开销,任务通信时间占整个任务总执行时间的绝大部分,该类任务的执行严重影响了任务的执行效率,延迟了整个任务的完成时间。本发明的异构多核处理器高效任务调度方法在任务图的聚簇优化阶段采用线性任务聚簇方法,将任务图中某些特殊的、通信开销较大的、容易聚簇的任务聚簇到其前驱节点,以消除该类任务的通信开销。本发明通过聚簇优化过程消除了某些特殊任务的通信开销,有利于后续任务调度工作的顺利进行,有利于减少整个任务的完成时间,提高任务调度的效率。

    现有异构多核处理器任务调度中,某些关键节点的优先级不高,延迟了整个任务的完成时间。本发明的异构多核处理器高效任务调度方法在优先级计算阶段从整个任务图的拓扑结构出发,选择能够综合反映任务在整个任务图中地位的参数作为优先级权值。任务分配阶段,首先选取自由关键路径节点进行分配,如果存在多个自由关键路径节点,按照节点优先级权值从高到低的顺序进行分配,所有非关键路径自由节点按照优先级权值从高到低的顺序进行分配。该方法保证了某些关键节点的优先调度,有利于进一步减小总任务的调度长度,对提高任务调度的效率起着至关重要的作用。

    冗余任务是指由于任务复制而产生的多余任务,该类任务的删除不会延迟子任务的开始时间,对整个任务的调度长度不会产生影响。针对现有任务调度中存在的冗余任务过多、严重浪费处理器资源问题,本发明的异构多核处理器高效任务调度方法在最后的调度结果优化阶段对冗余任务和空闲时间段进行了优化处理。通过对调度结果中进行复制的任务进行冗余性判断,删除调度结果中的冗余任务;通过对冗余任务删除后的调度结果进行调整,合理利用处理器空闲时间段资源,重新计算每个任务的最早完成时间,减小整个任务的最终调度长度,提高多核处理器资源利用率,达到提升多核处理器任务调度性能的目的。

    本发明在异构多核处理器任务调度问题上有独到的优势,测试结果表明,采用该任务调度方法的异构多核处理器性能更高、可扩展性好、功耗低,可有效保证异构多核处理器任务调度的高效性。

    本发明的优点在于克服了任务调度中通信开销过大、关键任务优先级不足和冗余任务过多的问题,缩短了整个任务调度的长度。多次试验证明与以往方法相比本方法的任务调度效率提高了约12%,随着任务数量和处理器内核数目的增多,新方法的优越性更加明显,节省了处理器资源,降低了处理器功耗,提升了处理器性能,具有更好的应用前景。

    附图说明

    图1是本发明的异构多核处理器高效任务调度方法的任务调度实施结构图。

    图2是本发明的异构多核处理器高效任务调度方法的聚簇优化处理过程图。

    图3是本发明的异构多核处理器高效任务调度方法的任务分配处理过程图。

    图4是本发明的异构多核处理器高效任务调度方法的冗余任务删除过程图。

    图5是本发明的异构多核处理器高效任务调度方法的调度结果优化处理过程图。

    具体实施方式

    下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:

    结合图1发明的异构多核处理器高效任务调度方法包括以下几个??椋?/p>

    1、前期任务图的聚簇优化处理???/p>

    深度优先遍历DAG中的所有节点,将某些特殊的、通信开销较大的任务进行聚簇优化。通过将通信开销所占整个任务总开销较大的任务进行聚簇,减小整个任务的执行时间,优化整个应用程序任务图,为后续高效任务调度结果的获得提供有力保障。

    聚簇任务必须同时满足三个条件:(1)当前节点只有一个直接前驱节点;(2)当前节点为其直接前驱节点的唯一直接后继节点;(3)当前任务在不同处理器内核上的最大执行开销小于该任务与其唯一前驱节点间的平均通信开销,即其中节点tk为节点ti的直接前驱节点。

    2、优先级计算???/p>

    多核处理器任务调度过程中,总任务的完成时间等于出口节点的完成时间。出口节点的完成时间受其所有祖先节点调度时间的影响,某一节点到出口节点的执行开销和通信开销之和越大,该节点对出口节点完成时间的影响就越大,对整个任务调度长度的影响就越重,该节点的优先执行有利于最大程度地减小整个任务调度的长度。因此,在任务优先级权值的选择上,为平衡各方面因素对任务调度长度的影响,考虑到任务在整个DAG拓扑结构中的位置,在优先级计算阶段将Succ_sum(ti)作为任务的优先级权值。任务优先级权值定义见下式。

    Succ_sum(ti)=Wi+ΣtjSucc(ti)(Succ_sum(tj)+C(ti,tj)).]]>

    3、采用区间插入和任务复制的任务分配???/p>

    新方法在任务分配过程采用了任务复制和区间插入技术,以提高处理器资源利用率。同时,在整个调度过程中每一步都赋予关键路径节点以最高的优先级,其余节点按照节点的优先级权值降序排列,保证了关键节点的优先调度,有利于减少总任务的调度长度。

    在任务分配过程中,首先计算任务的优先级权值和关键路径节点,将关键路径节点标记为CP节点,然后将入口节点作为自由节点加入调度队列。在调度过程中,如果调度队列不为空,取队列中第一个任务ti。如果能够将ti插入到处理器的空闲时间段,计算该任务在该空闲时间段上的最早完成时间,并将该任务分配到该空闲时间段;否则,计算任务ti在每个处理器内核上的最早完成时间,选择使任务ti具有最小最早完成时间的处理器内核pj。如果该最小最早完成时间是通过任务复制获得,复制对应的任务到处理器内核pj,将任务ti分配到处理器内核pj;如果该最小最早完成时间不是通过任务复制获得,将任务ti直接分配到处理器内核pj,完成任务ti的分配过程。最后,将任务ti调度完成后的所有自由节点插入调度队列,如果自由节点中存在CP节点,首先将自由CP节点加入调度队列的开始,非CP自由节点按照节点优先级权值从大到小的顺序加入调度队列。递归执行以上调度过程,直到所有任务调度完成。

    本发明的异构多核处理器高效任务调度方法中任务分配过程为:

    (1)遍历DAG,计算每个任务的优先级权值Succ_sum(ti),并寻找关键路径节点标记为CP节点。

    (2)将入口节点加入任务调度队列。

    (3)判断调度队列中是否存在未分配任务。不存在,跳转至(17);存在,继续向下执行。

    (4)选择队列中第一个任务ti,从调度队列中删除任务ti。

    (5)判断该任务是否已遍历所有处理器内核。是,跳转至(11);不是,继续向下执行。

    (6)取当前处理器内核pi。

    (7)判断任务ti在处理器内核pi是否满足区间插入条件。是,记录任务ti在当前处理器内核的最早完成时间,跳转至(11);不是,继续向下执行。

    (8)计算任务ti在当前处理器内核的最早完成时间。判断任务复制是否能够减小任务ti在该处理器内核上的最早完成时间。不能,跳转至(10);能,继续向下执行。

    (9)计算通过任务复制后,任务ti在该处理器内核上的最早完成时间,记录复制的任务和计算所得的最早完成时间,跳转至(5)。

    (10)记录任务ti在该处理器内核上的最早完成时间,跳转至(5)。

    (11)选择使任务ti具有最小最早完成时间的处理器内核pj。

    (12)判断该最小值是否通过任务复制获得。不是,跳转至(14);是,继续向下执行。

    (13)复制相应的任务到处理器内核pj,将任务ti分配到pj,跳转至(15)。

    (14)将任务ti分配到处理器内核pj。

    (15)判断是否存在不在调度队列中的自由节点。不存在,跳转至(3);存在,继续向下执行。

    (16)将自由CP节点插入调度队列的开始,剩余自由节点按节点的优先级权值降序排列插入调度队列,跳转至(3)。

    (17)任务分配完成。

    4、任务分配后的调度结果优化???/p>

    调度结果优化是对整个任务调度结果进行优化处理的过程。为删除调度结果中产生的冗余任务,在调度结果优化阶段建立了任务复制列表DL,将复制任务及其相关信息存储到DL。同时,为充分利用处理器空闲时间段,冗余任务删除后,采用区间插入技术优化了处理器上所有任务的最早完成时间。在优化过程中,如果某个空闲时间段的长度不足,在不延长整个任务调度长度的前提下,采用后移其它任务的方法增加空闲时间段,为优化任务提供足够空间。

    调度结果优化阶段首先进行冗余任务的删除。算法寻遍所有处理器内核,将复制任务及其相关信息存储到任务复制列表DL,将列表DL中的任务按照最早完成时间从大到小排列。查找任务复制列表DL,如果DL不为空,取DL中第一个任务ti,j(表示分配到处理器内核pj上的任务ti),并从DL中删除任务ti,j。如果删除处理器内核pj上的任务ti不会延长ti后继节点的完成时间,任务ti,j为冗余任务,将任务ti从处理器内核pj上删除;如果删除处理器内核pj上的任务ti延长了其后继节点的完成时间,任务ti,j为非冗余任务,不能从调度结果中删除。重复执行以上判断过程,直到任务复制列表DL为空。

    最后,通过调度结果优化阶段对冗余任务删除后的调度结果进行优化。算法寻遍所有处理器内核,记录每个处理器内核的空闲时间段和任务信息,在考虑区间插入的条件下,重新调整每个任务在该处理器内核上的最早完成时间。在进行区间插入时,寻找开始时间不小于任务最早开始时间的空闲时间段。如果找到,判断任务插入对整个调度长度的影响。如果能够减小整个任务调度的长度,将任务重新分配到该空闲时间段,重新计算任务的最早完成时间。

    以上是本发明的较佳实施例,凡依本发明技术方案作为改变的,所产生的功能作用未超出本发明方案范围的,均属于本发明的?;し段?。

    关于本文
    本文标题:一种异构多核处理器高效任务调度方法.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-5865291.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    [email protected] 2017-2018 www.4mum.com.cn网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
     


    收起
    展开
  • 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
  • 时时彩后二和尾稳赚 体彩排列三6码遗漏组六分析 无错36码特范围网站 6码3中3有多少组 北京汽车pk10在哪里玩 缅甸真人龙虎下载 大小单双哪个平台最正规 山东时时网站 pk10最牛稳赚技巧 2018全年无错36码特围 欢乐生肖开奖历史 每天稳赚五元的软件 时时彩包胆怎么倍投 全天飞艇计划稳赢据 助赢计划软件appios版 黄金时时彩免费软件