基于FPGA加速的異構(gòu)計(jì)算多結(jié)點(diǎn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)硬件任務(wù)調(diào)度與管理.pdf

1、隨著單處理機(jī)計(jì)算速度和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷提高與發(fā)展,計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大,異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活和工作中得到了廣泛運(yùn)用。實(shí)時(shí)硬件任務(wù)調(diào)度與資源管理是異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題,是研究中亟待解決的一個(gè)難題。
　　異構(gòu)計(jì)算的實(shí)時(shí)硬件任務(wù)調(diào)度目標(biāo)是在有限約束條件的前提下為實(shí)現(xiàn)一定性能指標(biāo)而盡量減少整個(gè)系統(tǒng)的處理時(shí)間。文中所提出的異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)是基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA加速的多結(jié)點(diǎn)處理系統(tǒng)。實(shí)時(shí)硬件任務(wù)調(diào)度分為全局系統(tǒng)調(diào)度和目標(biāo)處理結(jié)點(diǎn)的局部

2、調(diào)度。在全局系統(tǒng)調(diào)度下,本文針對(duì)最佳適應(yīng)算法Best-Fit的缺陷提出了性能更高的基于首適應(yīng)的最佳適應(yīng)算法BFBOFF;而在目標(biāo)處理器結(jié)點(diǎn)的局部調(diào)度下,本文在避免最大入侵的原則上提出了一種避免入侵最佳適應(yīng)算法AIBFA。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的性能仿真證實(shí)了BFBOFF算法和AIBFA算法分別降低了全局系統(tǒng)調(diào)度的平均時(shí)間負(fù)載率和目標(biāo)處理器結(jié)點(diǎn)局部調(diào)度的任務(wù)拒絕率。
　　本文對(duì)目標(biāo)處理結(jié)點(diǎn)上的FPGA資源管理的研究包括尋找空閑資源全集算法和任務(wù)在

3、FPGA上的放置算法。高效的FPGA空閑資源管理策略對(duì)系統(tǒng)整體性起著非常重要的作用。針對(duì)尋找空閑資源全集的問(wèn)題提出了一種基于單向棧的算法來(lái)尋找最大空閑矩形(MFR),利用可重構(gòu)計(jì)算單元的不同M值進(jìn)出單向棧來(lái)搜索到所有最大空閑矩形,通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,算法通過(guò)使用單向棧與算法優(yōu)化,有效提高了查找空閑資源全集時(shí)的性能。硬件任務(wù)在FPGA上的放置就類(lèi)似于軟件任務(wù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的運(yùn)行,隨著硬件任務(wù)的放置,FPGA中的資源碎片可能會(huì)越來(lái)越多,這嚴(yán)重地影