本发明专利技术公开了一种基于数据流模型的多处理器任务调度管理方法，将数据流模型应用到系统任务调度管理中，通过多处理器配置文件的分析，将系统中的应用任务转化为数据流模型中的程序节点；将节点映射在多个处理器上，基于片上互连网络，以数据在节点间的转移来驱动节点程序的运行，最终实现系统对于多处理器系统中节点的调度，从而实现多处理器系统中应用任务的调度和管理。采用该基于数据流模型的多处理器任务调度管理方法，能提升系统效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分布存储式多处理器系统中的任务调度管理设计，特别是数据流模型在任务调度管理中的应用，以及基于片上互连网络、任务在系统中的映射调度和管理。所涉 及的任务调度管理方法更适合于分布存储式多处理器嵌入式系统，属于计算机系统软件设 计领域。
技术介绍
随着计算机硬件设计的创新和工艺的改进，计算机系统硬件功能越来越强，支持 的应用范围越来越广，核心处理器的频率越来越高。而高频率带来的诸如线干扰、线延迟和 功耗壁垒等一系列问题渐渐成为计算机系统性能提高的瓶颈。对于嵌入式系统而言，系统 面积和系统功耗的限制要求都比较严格，高频率带来的这些问题更加成为嵌入式系统发展 的阻碍。 多处理器系统结构弥补了高频率处理器结构带来的不足。多处理器系统可以并行 执行多个应用任务，使得系统效率得到大幅提升。从存储结构方面，多处理器系统归为两 类集中式共享存储结构和分布存储式结构。 集中式共享存储结构比较适合于处理器数目较少的系统。在这种结构中，各个处 理器共享一个集中式存储器，通过总线将处理器进行互联。然而随着系统中处理器数目的 增多，总线承受各个处理器存储访问的压力也越来越大。此时存储器不能采用集中的共享 方式组织，而必须分布服务于各个处理器。每个处理器都拥有一个本地存储器，用来存放和 运行指令代码。当需要获取其它处理器的存储空间数据时，必须通过片上互连网络(NoC， Network on Chip)进行数据搬运。这种结构被称作分布存储式结构。 片上互连网络是将计算机网络和并行计算机互联网络应用到多处理器系统芯片 上的一种技术。在分布存储式结构中，处理器通过通信节点接入网络，网络由许多点对点的 链路组成，不存在全局的长连线，减小了长连线效应。 以片上互连网络为构建基础，分布存储式的多处理器结构縮短了本地存储器的访 问延迟，存储器带宽得到大幅节约。然而该结构带来的一个问题是针对多处理器的任务调 度管理设计相对复杂。在系统软件设计中，需要将串行的任务程序流转化为适合于多处理 器结构的并行程序流，同时针对该结构的任务调度需要将程序间数据依赖关系和交互数据 量降低至最小，以有效利用片上互连网络的网络带宽，提升系统效率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能提升系统效率的基于数据流模型的多处 理器任务调度管理方法。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于数据流模型的多处理器任务调度管 理方法，将数据流模型应用到系统任务调度管理中，通过多处理器配置文件的分析，将系统 中的应用任务转化为数据流模型中的程序节点；将节点映射在多个处理器上，基于片上互连网络，以数据在节点间的转移来驱动节点程序的运行，最终实现系统对于多处理器系统 中节点的调度，从而实现多处理器系统中应用任务的调度和管理。 作为本专利技术的基于数据流模型的多处理器任务调度管理方法的改进每个程序节 点都对应一段任务程序，对每个程序节点的调度等同于对任务的调度；每个程序节点包含 一个或多个端口，由端口的连接关系来体现数据流模型中节点间的数据流依赖关系；端口 分为输入端口和输出端口两类；每个端口都有对应的数据缓冲区，用于数据在程序节点间 的交互；系统通过端口间连接关系判断节点间的数据依赖，完成任务调度。 作为本专利技术的基于数据流模型的多处理器任务调度管理方法的进一步改进需要 通过3个模块的设计来实现核心模块、节点控制模块和驱动模块； 核心模块用于识别用户的配置文件，将应用任务转化为数据流模型中的程序节 点，并根据程序节点和节点中的端口信息对系统进行初始化，对任务进行调度； 节点控制模块用于提供调用接口 ，实现关于端口的操作，提供对于核心模块中任 务调度方面的功能支持；提供两个函数调用接口 端口数据读入调用接口和端口数据写出 调用接口 ； 驱动模块用于对节点间数据通信的底层硬件进行驱动包装，对片上互连网络的利用提供驱动支持，提供节点控制模块和核心模块正常运行所需的驱动环境。 本专利技术主要针对分布存储式多处理器结构中的任务调度，提出了一种任务调度的软件管理方法；借用软件模型实现多处理器系统的任务调度，可以縮短系统开发周期；并且采用该方法可以有效降低分布存储式多处理器结构中处理器间通信开销，有效利用片上互连网络的通信带宽，提高处理器利用率，从而降低系统开销。这种方法主要是基于数据流模型来设计实现的。 数据流模型将一个或多个应用程序P表示为不循环有向图G = (V， E， w， c)，节点 集合V中元素表示程序P中的不同任务，边集合E中元素表示任务Vi和Vj之间的数据交换 关系。非负权值w(v) (v G V)表示节点v的计算开销。非负权值c(eij)表示节点间的通信 开销。如图1所示，一个任务P被划分为101-105—共5个节点，分别由^到、表示。模 型用E中的元素驱动处理节点v，当且仅当eij(任意i)和ejk(任意k)所代表的数据关系 准备完毕时，Vj所代表的处理节点才可以被执行。 数据流模型中各节点程序的执行仅受有向边驱动，各节点程序的运行是可以并行 化的。以数据流模型来表示任务程序可以有效地发掘程序并行性，方便任务的多处理器调 度。同时，数据流模型中的各节点程序相互独立，不需要共享存储数据交换的支持，更适合 于分布存储式的多处理器系统结构。 本专利技术将数据流模型结合到具体的嵌入式系统任务调度管理中，首次提出了在分布存储式多处理器结构中的一种任务调度软件模型实现方法。该方法有助于提升大数据量运算程序的调度管理效率，能够将任务程序针对多处理器结构进行划分映射，能够有效利用片上互连网络的网络带宽，适合于分布存储式多处理器嵌入式系统中的应用。 本专利技术所公开的多处理器系统中任务调度管理方法，该方法适合于分布存储式多处理器嵌入式系统，将数据流模型应用到系统任务调度管理中，其核心思想是通过多处理器配置文件的分析，将系统中的应用任务转化为数据流模型中的程序节点，以及节点中的端口 ；将节点映射在多个处理器上，基于片上互连网络，以数据在节点间的转移来驱动节点程序的运行，最终实现了系统对于多处理器系统中节点的调度，同时也就实现了多处理器 系统中应用任务的调度和管理。 本专利技术设计的多处理器任务调度管理方法在实现中分为三个模块的设计核心模 块201，节点控制模块202和驱动模块203。如图2所示。 核心模块201的主要功能是识别用户的配置文件，将应用任务转化为数据流模型中的节点和端口 ，并根据节点和端口信息对系统进行初始化，对任务进行调度。 节点控制模块202的主要功能是提供一系列调用接口 ，实现节点中关于端口的操作，提供对于核心模块中任务调度方面的功能支持。主要实现两个调用接口 端口数据读入调用和端口数据写出调用。 驱动模块203的主要功能是对节点间数据通信的底层硬件进行驱动包装，对片上 互连网络的利用提供驱动支持，提供节点控制模块和核心模块正常运行所需的驱动环境。 通过核心模块201、节点控制模块202和驱动模块203这三个模块的设计，能够将 任务转化为适合在多处理器环境中调度数据流图，并且可以根据数据流模型中数据流驱动 的思想对其进行调度，是一种多处理器环境下任务调度的管理方法。 本专利技术具有以下有益效果 这种任务调度管理方法更适合于控制关系简单但是数据处理操作复杂的应用任 务本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于数据流模型的多处理器任务调度管理方法，其特征在于：将数据流模型应用到系统任务调度管理中，通过多处理器配置文件的分析，将系统中的应用任务转化为数据流模型中的程序节点；将节点映射在多个处理器上，基于片上互连网络，以数据在节点间的转移来驱动节点程序的运行，最终实现系统对于多处理器系统中节点的调度，从而实现多处理器系统中应用任务的调度和管理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚懿鹏，刘鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。