一類異構(gòu)多處理器片上系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度算法研究與應(yīng)用.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩161頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、由于芯片制造工藝的限制,處理器頻率的繼續(xù)提升遇到了物理瓶頸,多處理器技術(shù)被認為是維持片上系統(tǒng)性能增長的有效方法。異構(gòu)多處理器片上系統(tǒng)(Multi-Processor System-on-Chip,MPSoC)兼顧了系統(tǒng)的通用性與靈活性,受到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的青睞,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于移動通信、嵌入式多媒體等領(lǐng)域。對于異構(gòu)MPSoC來說,其性能的充分發(fā)揮依賴于所采用的任務(wù)調(diào)度算法。高效的調(diào)度算法可以緩解處理器數(shù)目增加所帶來的高能耗、高溫度、高

2、成本等問題,能夠進一步擴大MPSoC的應(yīng)用范圍。在滿足各種約束的前提下對異構(gòu)MPSoC進行優(yōu)化調(diào)度已經(jīng)證明是NP難問題。因而,針對異構(gòu)MPSoC的各種應(yīng)用需求,尋求不同優(yōu)化目標下的最佳調(diào)度方案,已經(jīng)成為當今多處理器技術(shù)的研究熱點和重點。
  隨著可重構(gòu)技術(shù)和MPSoC的發(fā)展,出現(xiàn)了包含可重構(gòu)資源的異構(gòu)MPSoC,它兼具可重構(gòu)資源的高效性和MPSoC的靈活性,為系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用提供了更多的選擇。對含有可重構(gòu)資源的異構(gòu)MPSoC而言,任

3、務(wù)調(diào)度時還需要完成軟硬件劃分,因而進一步增加了問題的復(fù)雜度。針對具有可重構(gòu)功能的異構(gòu)MPSoC,以充分發(fā)揮可重構(gòu)資源的性能、解決異構(gòu)MPSoC所面臨的能耗和溫度問題為出發(fā)點,分別開展軟硬件優(yōu)化劃分算法、節(jié)能調(diào)度算法和溫度感知調(diào)度算法研究。論文的具體工作如下:
  (1)針對雙路軟硬件劃分的特點,借鑒0/1背包問題的相關(guān)算法思想,基于模擬退火算法的全局尋優(yōu)特性,提出了一種融合貪心算法與模擬退火算法的軟硬件劃分方法。該方法在研究雙路軟

4、硬件劃分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,首先將軟硬件劃分問題規(guī)約為0/1背包問題,采用貪心算法進行快速初始劃分;然后設(shè)計一種新的接收準則,根據(jù)新解在擾動模型中的位置來計算其接收概率,基于貪心算法的預(yù)劃分結(jié)果,采用改進的模擬退火算法進行全局尋優(yōu)。由于該算法兼具貪心算法的高效性和模擬退火算法的全局尋優(yōu)能力,從而避免了模擬退火算法初始劃分難以設(shè)定的問題,在任務(wù)劃分質(zhì)量和算法運行時間方面均取得了較好的效果。仿真實驗證明了本文所提算法的有效性。
  (2)

5、針對異構(gòu)MPSoC中處理器數(shù)目增長所引起的高能耗問題,考慮遺傳算法的高效搜索能力,采用動態(tài)電壓縮放技術(shù),提出了一種新的節(jié)能調(diào)度算法。該算法首先對遺傳算法的選擇算子和群體更新機制進行改進,增強了群體的多樣性,然后基于改進的遺傳算法來確定任務(wù)優(yōu)先級,采用鏈表調(diào)度方法確定任務(wù)執(zhí)行順序;最后根據(jù)任務(wù)能量和時間關(guān)系,設(shè)計了一種新的任務(wù)縮放優(yōu)先級計算方法,基于該優(yōu)先級進行節(jié)能調(diào)度。該算法在具備遺傳算法的高效搜索能力的同時,彌補了其容易陷入局部最優(yōu)解

6、的缺陷,并且通過對高能耗任務(wù)進行有針對性的縮放,很好地實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。
  (3)針對能量密度增長給異構(gòu)MPSoC所帶來的溫度提升,考慮漏極功率、供電電壓和溫度之間的關(guān)系,以系統(tǒng)峰值溫度最小化為優(yōu)化目標,提出了一種新的溫度感知調(diào)度算法。溫度升高將直接縮短處理器的生命周期,同時影響系統(tǒng)性能和使用舒適度。本文首先針對異構(gòu)MPSoC應(yīng)用推廣所面臨的溫度問題,在溫度與供電電壓關(guān)系的基礎(chǔ)上,考慮處理器的漏極功率,建立溫度模型;然后根據(jù)任務(wù)關(guān)鍵

7、路徑進行初始調(diào)度,在溫度模型基礎(chǔ)上計算任務(wù)的運行溫度,運用動態(tài)電壓縮放技術(shù),通過迭代操作優(yōu)化系統(tǒng)峰值溫度。該算法中所考慮的溫度模型更為實際,并且直接對具有峰值溫度的任務(wù)進行優(yōu)化,從而能夠顯著降低系統(tǒng)峰值溫度和平均溫度。
  (4)針對本文提出的任務(wù)調(diào)度算法,在相關(guān)嵌入式系統(tǒng)中進行了應(yīng)用研究。針對湖南省科研條件創(chuàng)新專項“三維熒光光譜儀高性能數(shù)學(xué)分離關(guān)鍵部件研制”,進行了軟硬件劃分算法應(yīng)用研究。該部件的核心是“數(shù)學(xué)分離”算法,涉及到大

8、量的高維矩陣運算,在嵌入式應(yīng)用中需要解決復(fù)雜計算問題。本文通過分析問題的計算特性,采用通用處理器和可重構(gòu)資源相結(jié)合的方式,進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計;然后運用本文提出的軟硬件劃分方法,對任務(wù)進行劃分,獲得了較好的系統(tǒng)性能。針對國家發(fā)改委項目“中國網(wǎng)上教育平臺”子項--“移動學(xué)習(xí)平臺”,進行了節(jié)能調(diào)度算法應(yīng)用研究。嵌入式移動平臺特別關(guān)注能耗問題,本文采用具有較好電源管理功能的PXA255芯片進行系統(tǒng)設(shè)計,并進行動態(tài)電壓縮放技術(shù)的具體實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論