[发明专利]一种基于数据流模型的多处理器任务调度管理方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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缩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。

发明内容

本发明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，本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。