【技术实现步骤摘要】
一种动态部分可重构片上系统软硬件划分与调度的最优化方法
本专利技术涉及动态部分可重构片上系统软硬件划分与调度问题，特别是针对应用在集成了现场可编程门阵列(FPGA)和微处理器的异构系统上执行的软硬件划分与调度问题。
技术介绍
FPGA是一种可编程的逻辑门阵列，具有强大的并行计算能力。而动态部分可重构片上系统集成了CPU和具有动态部分可重构特性的现场可编程门阵列(FPGA)。动态部分可重构是指系统可以在运行时动态地改变某个区域的功能，而不中断其他区域上正在运行的任务。它可以实现任务的并行执行，实现了资源的空间复用；同时同一个区域在不同时间执行不同的应用，实现了资源的时分复用。因此，动态部分可重构在很多领域都得到了广泛的应用。如在多媒体、卫星通信、航空、控制等领域，硬件资源有限且往往需要在保证现有任务不中断的前提下切换或者增加系统的功能。另一方面当下炙手可热的云计算，云端的数据量巨大需要依托计算力强的处理器来支撑；同时云中心需要做资源共享，并根据客户端的需求对资源进行动态分配。而目前，基于FPGA的应用大多数都是...
【技术保护点】
1.一种动态部分可重构片上系统软硬件划分与调度的最优化方法，对动态部分可重构片上系统中的平台和应用模型进行建模，描述应用在该类平台上执行的约束，其特征在于，所述建模具体步骤如下：/n(1)系统与应用建模/n将动态部分可重构区域表示为集合PR＝{PR
【技术特征摘要】
1.一种动态部分可重构片上系统软硬件划分与调度的最优化方法，对动态部分可重构片上系统中的平台和应用模型进行建模，描述应用在该类平台上执行的约束，其特征在于，所述建模具体步骤如下：
(1)系统与应用建模
将动态部分可重构区域表示为集合PR＝{PR1,PR2,...PR|PR|}，每个可重构区域由多种硬件资源构成，不同类型的资源表示为H＝{h1,h2,...h|H|}，对于每一种资源h∈H,为区域PRk∈PR的该类资源数；而TNh为整块FPGA上h资源的总数，每个可重构区域PRi∈PR的重构时延为RTi，且其中为定义区域PRi所需要的配置文件大小，Bcfg为可重构配置端口的带宽，通过共享内存，各重构区域间的通信延时视为0；
将应用建模为有向无环图DAG，DAG表示为G＝(V,E)，其中V是一个有限的集合表示应用的任务节点；E为边的集合，描述应用中任务间的数据依赖关系，每个任务节点v∈V，有两个整数型属性值cs(v)、ch(v)，分别表示任务在CPU和FPGA上执行需要消耗的时间，变量描述任务v在FPGA上执行所需要消耗h资源的数目，当区域的资源类型和数目满足任务v的要求时任务才能映射到该区域，对于每条边e∈E，使用src(e)表示边e上的源任务，dst(e)表示目的任务，每条边有一个属性we表示源任务到目的任务的通信开销，每个应用都有一个终止节点，用Vexit来表示；
(2)软硬件划分与调度问题描述
在满足系统约束和应用本身约束的前提下，问题的目标是得到调度长度最短的调度方案，该方案包括每个任务开始执行时间、结束执行时间、重构时间以及任务最终映射到哪个处理单元；
(3)MILP模型
将软硬件划分问题建立基于混合整数线性规划MILP模型。
2.根据权利要求1所述的一种动态部分可重构片上系统软硬件划分与调度的最优化方法，其特征在于，所述基于混合整数线性规划MILP模型具体包括：
(3.1)变量
如果任务最终映射到硬件可重构区域上，对于定义sv为任务的开始执行时间rv为任务重构开始时间；
PRi∈PR，引入二进制变量mvi来表示任务v是否映射到可重构区域i上，当mvi＝1表明任务v映射到可重构区域i上，反之任务映射到CPU或者其他可重构区域上，∑mvi＝0时任务v映射到CPU上执行，用hv来代替∑mvi；
对于二进制变量de＝1时表示边e上的源任务和目的任务分别在CPU和FPGA上执行，de＝0表示两个任务在同一种处理单元上执行；
使用辅助变量zab来约束任务映射到CPU上的执行顺序，对于a，b∈V,a≠b，当任务a和任务b均调度到CPU上执行时,zab＝0表示任务a在任务b之前执行，反之表示任务b在任务a之前执行；
引入辅助变量xab来约束任务在重构区域上的执行顺序，如果任务...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐麒，朱丽花，魏急波，黄圣春，辜方林，王杉，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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