[发明专利]一种异构多核处理器高效任务调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高处理器性能的方法。具体地说是一种基于异构多核的高效任务调度方法。

背景技术

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。

顺应现代应用对高性能处理器的需求，多核处理器(Chip Multi-Proces sor，CMP)应运而生，并将成为处理器发展的主流。多核处理器为大幅度提升系统性能提供了良好的硬件平台，但是硬件只有与相应的软件相结合才能充分发挥出多核处理器的高性能优势。在多核处理器的软件开发中，任务调度策略的好坏将对多核处理器的性能产生直接影响，如果调度不当甚至会抹煞多核处理器高并行性的优势，降低多核处理器的性能。在异构多核处理器中，相同任务在不同处理器内核上的运行时间不同，任务调度的目的就是在满足任务优先级约束的前提下，将全部任务都尽量分配到运行效率最高的处理器内核，最终使得总任务的完成时间最短。但是，同时满足总任务完成时间最少和任务优先级约束的要求，导致不可能将全部任务都分配到执行效率最高的处理器内核。因此，需要合理的任务调度策略，在保证任务优先级约束的基础上，减少总任务的执行时间，提高多核处理器的性能。

近年来，针对异构多核处理器任务调度问题，国内外许多专家和科研机构都进行了积极研究，旨在通过减少通信开销、改变任务执行顺序，以减小整个任务的调度长度。但是，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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率、低功耗的异构多核处理器高效任务调度方法。

本发明的目的是这样实现的：(1)任务图的聚簇优化：采用线性任务聚簇方法，将任务图中某些特殊的、通信开销较大的、容易聚簇的任务聚簇到其前驱节点；(2)优先级计算：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参数作为优先级权值；(3)任务分配：首先选取自由关键路径节点进行分配，如果存在多个自由关键路径节点，按照节点优先级权值从高到低的顺序进行分配，所有非关键路径自由节点按照优先级权值从高到低的顺序进行分配；(4)调度结果优化：通过对调度结果中进行复制的任务进行冗余性判断，删除调度结果中的冗余任务；通过对冗余任务删除后的调度结果进行调整，重新计算每个任务的最早完成时间。

本发明的异构多核处理器高效任务调度方法克服了已有技术中多核处理器的任务调度的缺点，将整个任务调度过程分为任务聚簇、优先级计算、任务调度和调度结果优化四个阶段，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性，在高性能多核处理器建设中具有良好应用前景。

在异构多核处理器任务调度中，某些任务的通信开销远远大于任务的执行开销，任务通信时间占整个任务总执行时间的绝大部分，该类任务的执行严重影响了任务的执行效率，延迟了整个任务的完成时间。本发明的异构多核处理器高效任务调度方法在任务图的聚簇优化阶段采用线性任务聚簇方法，将任务图中某些特殊的、通信开销较大的、容易聚簇的任务聚簇到其前驱节点，以消除该类任务的通信开销。本发明通过聚簇优化过程消除了某些特殊任务的通信开销，有利于后续任务调度工作的顺利进行，有利于减少整个任务的完成时间，提高任务调度的效率。

现有异构多核处理器任务调度中，某些关键节点的优先级不高，延迟了整个任务的完成时间。本发明的异构多核处理器高效任务调度方法在优先级计算阶段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参数作为优先级权值。任务分配阶段，首先选取自由关键路径节点进行分配，如果存在多个自由关键路径节点，按照节点优先级权值从高到低的顺序进行分配，所有非关键路径自由节点按照优先级权值从高到低的顺序进行分配。该方法保证了某些关键节点的优先调度，有利于进一步减小总任务的调度长度，对提高任务调度的效率起着至关重要的作用。