[发明专利]一种基于放置代价的可重构系统软/硬件任务统一调度算法

说明书

所属技术领域

本发明涉及可重构系统技术领域，尤其是涉及建立一种基于放置代价的可重构系统软/硬件任务统一调度算法。

背景技术

随着大规模集成电路的不断发展，兼具软件灵活性和硬件性能的现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)变得越来越强大。在嵌入式系统的设计中，计算任务既可以采用软件实现，也可以采用基于FPGA的硬件实现。硬件实现高效，易于满足实时性的要求，但成本较高；软件实现方便灵活，成本低，但速度较慢。具体采用何种实现需要根据需求而定。

目前，可重构FPGA的资源分配主要采用二维结构，二维结构中的各个子区域可以独立配置，而互不影响。硬件任务要能够在其上运行，需要占用一定的面积，同时，由于配置一个硬件任务运行需要很大的代价，硬件任务运行结束后才释放占用的FPGA资源。因此，硬件任务要能运行就会涉及到任务的放置策略问题。这与二维网格多处理器系统中的处理器分配非常类似。经过多年的发展，已产生了多种任务放置算法，如BL、QA、RB004C、Bazargan、OTF等。到达的硬件任务被排队，由放置算法选择合适的FPGA区域运行。

在操作系统层面，需要考虑硬件任务的调度问题，甚至是软/硬件任务的统一调度问题。目前，硬件任务调度算法一般都建立在已有的放置算法之上，如采用预约策略，考虑硬件任务对时间的需求，将二维放置算法扩展到三维。但这些算法都有一个缺点，没有考虑硬件任务的放置代价，没有考虑软/硬件任务的统一调度。针对这个问题，在已有算法的基础上，本发明提出一种基于放置代价的可重构系统软/硬件任务统一调度算法。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于放置代价的可重构系统软/硬件任务统一调度算法。

本发明解决其技术难题所采用的技术方案如下：

传统的操作系统为提高调度系统的吞吐量，引入复杂的调度策略。目前针对硬件任务的调度主要还是采用先来先服务(first come first service，FCFS)的策略，导致任务的截止期保证率还不高。本文在已有算法的基础上，提出一种基于放置代价的软/硬件任务统一调度算法。放置代价将从以下三个方面考虑：1)以硬件任务占用FPGA面积作为放置代价，当硬件任务的面积超过一定阈值时，就拒绝其在FPGA上运行，将其软件实现放入软件任务运行队列中；2)以硬件任务在FPGA上的运行时间作为放置代价，当硬件任务的运行时间超过一定阈值时，就拒绝其在FPGA上运行，将其软件实现放入软件任务运行队列中；3)以FPGA的碎片程度作为放置代价，当因为任务的放置而使FPGA的碎片程度变化较大时，就拒绝其在FPGA上运行，将其软件实现放入软件任务运行队列中。算法调度任务运行的过程如下：

算法1：schedule(T)

1：if T is soft task then

2：Add task to soft executing queue

3：return

4：EL hard executing queue，RL hard reserving queue

5：ts a，tf ts+rh，accept false

6：while tf＜＝d do

7：for each task TE(x1，y1，x2，y2，s，f)in EL

8：if f＜＝ts remove TE from EL

9：for each task TR(x1，y1，x2，y2，s，f)in RL

10：ifs＜tf then

11：remove TR from RL

12：insert TR into EL

13：<x，y>QA(EL，T)

14：accept PlaceCost(x，y，T)

15：if accept is true then

16：AddReservation(T，x，y，ts)

17：return

18：ts next finishing time event from EL

19：tf ts+rh//end while

20：if accept is false then

21：Add task to soft executing queue