基于遺傳算法的異構(gòu)多核關(guān)鍵任務(wù)低功耗調(diào)度研究.pdf

1、近年來,日益突出的能耗問題促使處理器結(jié)構(gòu)由單核向多核轉(zhuǎn)變。多核處理器系統(tǒng)利用調(diào)度策略及低功耗技術(shù)可有效控制處理引擎的運(yùn)行速率及功耗,成為降低系統(tǒng)能耗的有效途徑之一。然而,現(xiàn)有低功耗任務(wù)調(diào)度技術(shù)多針對單核系統(tǒng),難以充分發(fā)揮多核處理器的能耗優(yōu)化效果,而異構(gòu)多核處理器各處理引擎在執(zhí)行任務(wù)過程中頻率及功耗等參數(shù)的不同,使得基于異構(gòu)多核處理器系統(tǒng)的低功耗調(diào)度問題更加復(fù)雜,成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)課題。
　　 基于異構(gòu)多核系統(tǒng)的低功耗任務(wù)調(diào)

2、度是一個(gè)典型的NP完全問題。解決該問題的現(xiàn)有算法多采用兩階段的啟發(fā)式策略,首先利用當(dāng)前異構(gòu)多核平臺的劃分算法將任務(wù)分配至各處理單元,然后,在給定的任務(wù)分配方案下,結(jié)合低功耗技術(shù)及調(diào)度算法確定任務(wù)的執(zhí)行順序和處理引擎的電壓或頻率級別。當(dāng)前算法多依賴于隨機(jī)搜索策略,算法的時(shí)間復(fù)雜度較高且較少關(guān)注任務(wù)特性對低功耗技術(shù)節(jié)能效果的影響,針對現(xiàn)有算法運(yùn)行效率低及節(jié)能效果欠佳的問題,本文提出了一種改進(jìn)的異構(gòu)多核低功耗調(diào)度策略。
　　 針對異構(gòu)

3、多核低功耗調(diào)度算法的任務(wù)劃分策略,提出了一種改進(jìn)的遺傳算法。該算法結(jié)合模擬退火思想的Metropolis接受準(zhǔn)則,改進(jìn)遺傳算法的種群更新機(jī)制以擴(kuò)大問題的解空間,克服傳統(tǒng)遺傳算法易于陷入局部最優(yōu)解的“早熟”現(xiàn)象。改進(jìn)后的劃分策略將任務(wù)分配方案編碼為染色體,利用遺傳算法和模擬退火算法的相關(guān)算子搜索能耗最低的任務(wù)分配方案。
　　 針對算法的低功耗任務(wù)調(diào)度策略,在分析現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)前流行的動(dòng)態(tài)電壓縮放技術(shù),提出了一種基于關(guān)鍵任

4、務(wù)分析的低功耗調(diào)度算法。文中首先分析研究了關(guān)鍵任務(wù)對任務(wù)實(shí)時(shí)性的影響,在給定的任務(wù)分配策略下,優(yōu)先安排時(shí)效性緊迫的任務(wù)節(jié)點(diǎn),然后,在滿足任務(wù)截止期要求的前提下,以最大限度地降低系統(tǒng)能耗為目標(biāo),調(diào)整任務(wù)所處執(zhí)行單元的電壓級別。
　　 為驗(yàn)證算法性能,根據(jù)當(dāng)前異構(gòu)多核平臺下的低功耗任務(wù)調(diào)度模型,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)模擬系統(tǒng),并在該系統(tǒng)下仿真實(shí)現(xiàn)了文中的解決方案及若干現(xiàn)有算法,將文中算法的任務(wù)劃分及低功耗調(diào)度策略從能耗降低率和時(shí)間復(fù)雜度兩方