一种基于异构多核处理器任务调度方法技术

本发明专利技术的一种基于异构多核处理器任务调度方法，属于提高处理器性能技术领域，本发明专利技术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，本发明专利技术采用了改进的参数计算方法，通过在计算参数时增加约束，使得参数计算结果一定程度上考虑到了资源约束的影响，从而使后续的优化与分配更为理想，引入了任务节点复制机制，以子任务的冗余计算为代价，减少了任务间的通讯消耗，补充了冗余任务筛查机制，避免了无意义的冗余任务过度占用计算资源，能够提高处理器的利用率，充分利用处理器的计算资源和性能优势。理器的计算资源和性能优势。理器的计算资源和性能优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于异构多核处理器任务调度方法


[0001]本专利技术涉及提高处理器性能领域，具体讲是一种基于异构多核处理器任务调度方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]现有异构多核处理器任务调度方法还存在以下不足之处：
[0004](1)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。
[0005](2)目前的表调度算法没有考虑处理器之间的通信时间对整个任务调度时间的影响，因而还存在处理器利用率不高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于异构多核处理器任务调度方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]本专利技术的技术方案是：包括以下步骤：
[0008]步骤一、获取任务调度表，处理器参数，并将任务调度表中的各任务编码进行命名，初始化所有子任务在处理器上的平均时间；
[0009]步骤二、初始化各任务编码种群，并计算各任务编码的适应度值；
[0010]步骤三、引用tent混沌映射函数产生具有随机性、多样性、其均匀分布的任务编码初始位置；
[0011]步骤四、赋予关键节点最高级别的优先级等级，对于非关键路径上节点根据加权优先级权值进行排序，构建子任务的优先级列表；
[0012]步骤五、将各个子任务节点从优先级列表中依次取出，并相应分配到异构多核系统中不同的内核上，从而生成初始布局；
[0013]步骤六、迭代求解参数，引用tent遍历所有异构多核系统中不同的内核，计算在每个异构多核系统中不同的内核上执行的最早完成时间，选择所有最早完成时间中的最小者，其所对应的时间；
[0014]步骤七、将任务图中某些特殊的、通信开销较大的、容易聚簇的任务编码聚簇到其
前驱节点；
[0015]步骤八、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编码参数作为优先级权值；
[0016]步骤九、对调度结果中进行复制的任务编码进行冗余性判断，删除所述次优布局中冗余的子任务节点，并重新计算去冗余后的次优布局中所有子任务节点的开始时间，从而生成最优布局；
[0017]步骤十、对所有子任务完成一轮调度后，得到子任务到处理器的映射结果；
[0018]步骤十一、依据所述任务编码种群的当前状态，计算整个编码种群所经历的最优适应度值；
[0019]步骤十二、当达到最大迭代次数或者达到所需求解精度后，输出最终的最优适应度；所述最终的最优适应度表示最优任务调度方案。
[0020]进一步的，并将任务调度表中的各任务编码进行命名，具体包括：根据各所述任务的优先级设置编码方案，根据所述编码方案将各所述任务编码为初始。
[0021]进一步的，聚簇任务必须同时满足三个条件：一、当前节点只有一个直接前驱节点；
[0022]二、当前节点为其直接前驱节点的唯一直接后继节点；
[0023]三、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。
[0024]进一步的，对调度结果中进行复制的任务编码进行冗余性判断，删除所述次优布局中冗余的子任务节点，并重新计算去冗余后的次优布局中所有子任务节点的开始时间的具体方法为：
[0025]一、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；
[0026]二、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开始时间；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，重新计算任务的开始时间。
[0027]进一步的，计算各任务编码的适应度值函数如下：
[0028]makespan＝maxi4Fl'(lau)}+cr，p其中，makespan表示任务调度长度，T.表示任务T；的最早执行完成时间，Cr.9表示任务T；在处理器P；上的通信开销。
[0029]进一步的，引入t分布和Tent混沌算子来改进任务编码算法，首先Tent混沌初始化任务编码种群的位置，使其分布均匀，同时结合迭代前期的t分布特性，提高SSA的全局搜索性能；在迭代后期，t分布的作用是增强局部搜索，Tent混沌算子此时也会对所处劣势位置的编码和搜索停滞的个体进行优化，其主要是通过映射所得到的序列对这些不好解进行扰动，使SSA跳出局部最优进行搜索。
[0030]本专利技术通过改进在此提供一种基于异构多核处理器任务调度方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
[0031]本专利技术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，本专利技术采用了改进的参数计算方法，通过在计算参数时增加约束，使得参数计算结果一定程度上考虑到了资源约束的影响，从而使后续的优化与分配更为理想，引入了任务节点复制机制，以子任务的冗余计算为代价，减少了任务间的通讯消耗，补充了冗余任务筛查机制，避免了无意义的冗余任务过度占用计算资源，能够提高处理器的利用率，充分利用处理器的计算资源和性能优势，减小因通信开销带来的能量消耗，进一步提升系统能效。
附图说明
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步解释:
[0033]图1为本专利技术一种基于异构多核处理器任务调度方法流程示意图；
具体实施方式
[0034]下面将结合附图对本专利技术进行详细说明，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于异构多核处理器任务调度方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、获取任务调度表，处理器参数，并将任务调度表中的各任务编码进行命名，初始化所有子任务在处理器上的平均时间；步骤二、初始化各任务编码种群，并计算各任务编码的适应度值；步骤三、引用tent混沌映射函数产生具有随机性、多样性、其均匀分布的任务编码初始位置；步骤四、赋予关键节点最高级别的优先级等级，对于非关键路径上节点根据加权优先级权值进行排序，构建子任务的优先级列表；步骤五、将各个子任务节点从优先级列表中依次取出，并相应分配到异构多核系统中不同的内核上，从而生成初始布局；步骤六、迭代求解参数，引用tent遍历所有异构多核系统中不同的内核，计算在每个异构多核系统中不同的内核上执行的最早完成时间，选择所有最早完成时间中的最小者，其所对应的时间；步骤七、将任务图中某些特殊的、通信开销较大的、容易聚簇的任务编码聚簇到其前驱节点；步骤八、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编码参数作为优先级权值；步骤九、对调度结果中进行复制的任务编码进行冗余性判断，删除所述次优布局中冗余的子任务节点，并重新计算去冗余后的次优布局中所有子任务节点的开始时间，从而生成最优布局；步骤十、对所有子任务完成一轮调度后，得到子任务到处理器的映射结果；步骤十一、依据所述任务编码种群的当前状态，计算整个编码种群所经历的最优适应度值；步骤十二、当达到最大迭代次数或者达到所需求解精度后，输出最终的最优适应度；所述最终的最优适应度表示最优任务调度方案。2.根据权利要求1所述的一种基于异构多核处理器任务调度方法，其特征在于：并将任务调度表中的各任务编码进行命名，具体包括：根据各所述任务的优先级设置编码方案，根据所述编码方案将各所述任务编码为初始。3.根据权利要求1所述的一种基于异构多核处理器任务调度方法，其特征在于：聚簇任务必须同时满足三个条件：一、当前节点只有一个直接前驱节点；二、当前节点为其直接前驱节点的唯一直接后继节点；三、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...

【专利技术属性】
技术研发人员：董万根，周晓东，范庆为，
申请(专利权)人：金品计算机科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：