一种基于同构多核处理器的动态节能调度算法

在节能计算系统中节能调度是一个重要的研究方向。目前针对节能调度的研究中,多从动态电压频率调节（DVFS）的角度进行。但是随着芯片制造工艺的改进,处理器核心电压越来越低,所能调节的电压范围越来越小,通过DVFS技术实现节能遇到了理论上的瓶颈。提出了一种基于同构多核处理器的动态节能调度算法。在系统负载较轻的情况下,通过将系统任务分配到较少的处理核心上而使其他处理核心处于休眠状态来达到动态节能的效果。实验表明该算法具有较好的节能效果。     

基于多核处理器系统多维限制的节能实时调度

介绍了多核处理器系统所面对的处理器实际限制、抢占调度实际限制和并行任务模型实际限制等多维限制挑战, 主要针对处理器开销模型、有限抢占模型和复杂并行任务模型等方面, 深入探讨了基于系统实际多维模型的多核节能实时调度研究, 为促进多核处理器系统在实时嵌入式领域的应用提供理论和技术参考.     

基于多核处理器的关联任务并行感知调度算法

关联任务在多核处理器上并行调度所产生的通信时延,会对任务调度长度和处理器利用率造成负面影响,为了改善多核系统对关联任务的处理性能,针对关联任务在多核处理器上的调度特点,提出一种并行感知调度算法.计算各任务与终点间的最长路径值,按照该值的降序来分配任务调度次序,在分配处理器内核时兼顾关联度和任务最早可执行时间,设置最佳匹...     

基于多核处理器的非对称嵌入式系统研究综述

随着嵌入式系统的发展与不断分化,很多领域如工业控制、机器人、视频图像系统等对嵌入式系统的要求越来越高,这不仅需要良好的功能扩展性和维护性,还需要保证专有任务的特性(如实时性等).基于多核处理器的非对称嵌入式系统是解决这些问题的重要发展方向.根据处理器各核心地位是否相同,多核处理器可以划分为同构和异构两种结构.基于同构或...     

基于FPGA的多核嵌入式系统研究

为提高嵌入式系统的处理能力,扩大嵌入式系统的应用领域,提出基于FPGA的多核嵌入式系统的方案.对多核的内部通信方法进行研究,进而搭建出虚拟多内核,并实现软多核与嵌入式相结合的图像处理系统,以实例证明该方法的可行性.     

面向嵌入式多核的OpenMP扩展方法

为多核平台开发一种有效的编程方法已经成为并行软件研究的一个重要目标.在嵌入式多核平台上进行了OpenMP并行程序的有效的实施运行.针对嵌入式具有有限内存资源的特点,提出了通过扩展OpenMP自定义制导语句tiling来提高并行程序在嵌入式多核平台上的运行效率.扩展后的OpenMP并行程序支持循环分片,从而能够充分利用层...     

通用互联网络实现多核嵌入式系统级设计的方法

由于嵌入式系统的规模和功能越来越庞大,传统的设计方法的局限性愈加明显,为此提出一种基于通用互联网络的多核嵌入式系统设计方法,通用互联网络由单元库、探测点、优化收敛算法和内核单元4部分组成.其中,单元库用于帮助设计者便捷地搭建各种拓扑结构的嵌入式系统,并将复杂的算法映射在系统上;探测点嵌入在搭建的系统内,能在系统执行算法时对延时、功耗、吞吐率等系统性能进行评估;优化收敛算法依靠探测点获得的信息找到使系统性能最佳的拓扑结构和算法映射;内核单元的任务是对配置好的系统进行仿真,并得到相应的数据和优化结果.文中方法可以在设计早期对复杂嵌入式系统进行分析和寻优,缩短了开发周期、提高了设计性能.最后以环形总线和粒子滤波算法为实验系统,说明了该方法的有效性.     

多核系统中基于Global EDF 的在线节能实时调度算法

随着多核系统能耗问题日益突出,在满足时间约束条件下降低系统能耗成为多核实时节能调度研究中亟待解决的问题之一.现有研究成果基于事先已知实时任务属性的假设,而实际应用中,只有当任务到达之后才能够获得其属性.为此,针对一般任务模型,不基于任何先验知识提出一种多核系统中基于Global EDF在线节能硬实时任务调度算法,通过引入速度调节因子,利用松弛时间,结合动态功耗管理和动态电压/频率调节技术,降低多核系统中任务的执行速度,达到实时约束与能耗节余之间的合理折衷.所提出的算法仅在上下文切换和任务完成时进行动态电压/频率调节,计算复杂度小,易于在实时操作系统中实现.实验结果表明,该算法适用于不同类型的片上动态电压/频率调节技术,节能效果始终优于Global EDF算法,最多可节能15％～20％,最少可节能5％～10％.     

嵌入式多核系统软件设计和开发

嵌入式多核系统包含多种同构和异构的计算、存储和通信资源来完成复杂的功能.需要采用相对复杂的软件栈来完成任务调度、资源管理和通信.软件设计和开发中需要解决的关键问题包括任务分解和调度、并行方法、通信延迟、操作系统和中间件的设计等.需要选择合理的解决方案来满足嵌入式环境对实时和资源限制的要求.     

异构多核系统任务调度算法研究

为解决异构多核系统任务调度问题,提出一种混合静态调度算法——HSCGS (hybrid successor concerned genetic scheduling),该算法分为启发式算法和遗传算法2个阶段.第1阶段采用所提出的考虑后继节点的列表启发式调度算法(SCLS)产生一个近似最优的调度结果;第2阶段采用针对调度问题改进的遗传算法IGA (improved genetic algorithm),对第1阶段产生的调度结果进行优化.将SCLS与StarPU相结合,实现一种动态调度算法——DSCLS(dynamic successor concerned list scheduling),通过与StarPU上已有调度算法的对比实验表明了DSCLS算法在运行时间和系统吞吐量两方面的优势.     

基于多核处理器并行系统的任务调度算法

针对多核处理器并行系统的特点,提出了相应的任务调度算法,该算法在任务调度之前加入了任务分配技术,通过合理的任务分配,可有效减少多个处理器间的通信开销,使任务调度效率更佳.仿真实现了该算法,并通过实验数据证明了该算法的优越性.     

Fault-tolerant scheduling for real-time embedded control systems

With the increasing complexity of industrial application, an embedded control system (ECS) requires processing a number of hard real-time tasks and needs fault-tolerance to assure high reliability. Considering the characteristics of real-time tasks in ECS, an integrated algorithm is proposed to schedule real-time tasks and to guarantee that all real-time tasks are completed before their deadlines even in the presence of faults. Based on the nonpreemptive critical-section protocol (NCSP), this paper analyzes the blocking time introduced by resource conflicts of relevancy tasks in fault-tolerant multiprocessor systems. An extended schedulability condition is presented to check the assignment feasibility of a given task to a processor. A primary/backup approach and on-line replacement of failed processors are used to tolerate processor failures. The analysis reveals that the integrated algorithm bounds the blocking time, requires limited overhead on the number of processors, and still assures good processor utilization. This is also demonstrated by simulation results. Both analysis and simulation show the effectiveness of the proposed algorithm in ECS.     

基于Linux的多核实时任务调度算法改进

嵌入式实时系统通常被实现为多任务系统,以满足多个外部输入的响应时间的最后期限约束。Linux内核中已经实现了基于EDF(Earliest Deadline First)调度算法的DL调度器,使得实时任务能在截止期限内运行完成。但对于多核处理器,由于实时任务在EDF算法下会出现Dhall效应,论文对 Linux内核中实时任务调度算法进行了改进。在EDF算法的基础上,实现LLF(Least Laxity First)调度算法并对其加以改进,通过降低任务上下文切换频率以及减少松弛度的计算来减小调度过程中的颠簸现象。实验证明该方法既避免了Dhall效应,又减少了任务上下文切换带来的系统开销,并使得任务能在截止期限内完成调度,取得了较好的调度性能。     

分布式系统下的启发式任务调度算法

为了提升异构分布式环境下处理具有依赖关系的任务的性能,提出一种基于关键任务和处理器选择参数的启发式任务调度算法（HCNPSV）。该算法结合表调度和任务复制调度的思想,改进了关键任务的计算方法,并按照是否为关键任务、上行权重值递减、关联任务数递增的顺序获得调度序列,资源选择阶段综合考虑了任务的最早完成时间和到出口节点的最短距离,最后将任务调度到处理器选择参数最小的资源上执行。实验结果表明,HCNPSV有效地提高了系统的调度性能。     

Limited carry-in technique for real-time multi-core scheduling

Schedulability analysis has been widely studied to provide offline timing guarantees for a set of real-time tasks. The so-called limited carry-in technique, which can be orthogonally incorporated into many different multi-core schedulability analysis methods, was originally introduced for Earliest Deadline First (EDF) scheduling to derive a tighter bound on the amount of interference of carry-in jobs at the expense of investigating a pseudo-polynomial number of intervals. This technique has been later adapted for Fixed-Priority (FP) scheduling to obtain the carry-in bound efficiently by examining only one interval, leading to a significant improvement in multi-core schedulability analysis. However, such a successful result has not yet been transferred to any other non-FP scheduling algorithms. Motivated by this, this paper presents a generic limited carry-in technique that is applicable to any work-conserving algorithms. Specifically, this paper derives a carry-in bound in an algorithm-independent manner and demonstrates how to apply the bound to existing non-FP schedulability analysis methods for better schedulability.     

基于任务图的并行调度MEWFM算法

随着多核处理器体系结构在计算机领域的广泛应用,如何合理地对计算任务进行调度成为人们广泛讨论的问题。目前已经有针对多处理器的任务调度算法,但是这些算法在执行时要经过多次迭代,执行效率比较低。提出一种改进的波前调度算法MEWFM,它是一种执行时间短,加速比接近处理器核数的一种算法。这种算法主要包括任务图分层,层内调度和误差下降调度三个子算法。详细分析了这些算法的特点和执行流程。实验评测表明,算法在多处理器环境下的任务调度方面具有执行速度快,性能高等优势。     

面向可重构系统的负载均衡低能耗调度算法

主要研究了基于多FPGAs部件的可重构系统高能耗问题。首先,对多FPGAs部件可重构系统的特征进行了建模,包括重构端口受限、资源受限及通信开销等建立了问题模型;接着,基于概率论与统计学的离散方差理论,采用负载均衡思想设计和实现了一种低能耗调度算法MLB。它的原理是通过计算各个FPGA部件的总能耗方差来引导负载的均衡分配。最后,通过模拟仿真实验,将提出的MLB算法分别与贪心算法和最新研究MFIT算法进行了比较,结果表明提出的算法复杂度低、运行速度快,不仅多节约了15%的能量,而且缩短了最大完成时间。     

Deadline-based scheduling of periodic task systems on multiprocessors

We consider the problem of scheduling periodic task systems on multiprocessors and present a deadline-based scheduling algorithm for solving this problem. We show that our algorithm successfully schedules on m processors any periodic task system with utilization at most m²/(2m−1).