[发明专利]一种多核体系并行仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多核体系并行仿真系统，适用于对多核处理器或计算机集群进行静态调度算法的快速验证。

背景技术

并行处理和多核技术已经成为当前计算机发展的主要趋势。要充分发挥多核体系的计算能力，需要配合以高效的任务调度算法。当前同构多核体系的任务调度技术已较为成熟，可以使用动态调度对任务的执行进行管理和控制。而在异构多核处理器和计算机集群中，动态调度技术还不成熟，静态调度仍然是主要的选择。对静态调度算法的效率进行验证是任务调度中不可缺少的一步。通常对静态调度算法的验证是直接将算法在硬件上运行或使用硬件对应的指令集仿真器进行验证。使用硬件进行验证时，算法的运行速度会非常快，但是由于异构多核处理器或计算机集群的硬件通常不同于常见的同构多核处理器，在进行验证时操作较为复杂，导致了验证难度增加，效率低下。使用指令集仿真器进行调度算法验证时，指令集仿真器会模拟每条指令的执行。而调度算法只关注任务的完成时间，并不关心任务被编译成何种指令或指令是如何执行的，因而使用指令集仿真器会增加过多的不必要的步骤，导致验证时间增加。由于现在的调度算法众多，效率不一，要进行调度算法的对比需要进行大量的验证，这进一步增加了硬件验证和指令集仿真器验证的成本。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供了一种多核体系并行仿真系统，在保证可移植性和可配置性的基础上，实现了对多核体系静态调度算法的快速验证，从而克服了原有的多核体系静态调度算法验证时间成本高、操作复杂等缺点。

本发明的技术解决方案是：

一种多核体系并行仿真系统，包括端口模拟模块、数据乱序调度模块、数据转送模块和计时模块；所述多核体系是指多核处理器或者计算机集群，多核处理器中包括多个处理器核心，计算机集群中包括多台计算机，多核体系的成员是指处理器核心或者计算机；

端口模拟模块记录并更新多核体系中各成员的输出端口和输入端口的空闲情况；数据转送模块通过转送成员对通信数据进行转送，利用模拟的局部存储器减少任务等待时间，同时，转送成员记录在数据转送模块中，所述转送成员是指多核体系中能把自身接收到的通信数据进行转发操作的成员；

数据乱序调度模块根据端口模拟模块提供的各成员的输出端口和输入端口的空闲情况和数据转送模块中记录的转送成员对通信数据进行乱序调度，以提高端口的利用率；计时模块记录每个成员的时间进度，为数据转送模块和数据乱序调度模块提供时间参考。

所述端口模拟模块记录并更新多核体系中各成员的输出端口和输入端口的空闲情况，具体为：端口模拟模块模拟各成员的输出和输入端口的数据传送，记录各端口的空闲时间段，即时间窗口，每进行一次通信，端口模拟模块就会对端口空闲时间窗口进行实时更新，将此次通信占用的时间段从空闲时间段中剔除。

所述数据乱序调度模块对通信数据进行乱序调度具体为：

数据乱序调度模块在每开始一个数据传输之前，对最初产生这一数据的成员和转送成员进行检测，如果初始成员和所有的转送成员中有任意一个与目标成员是同一成员，那么令这个成员作为通信数据的传送源；如果目标成员与初始成员和所有的转送成员都不同，那么对端口模拟模块中初始成员和所有转送成员的输出端口的空闲时间段进行检测，查找这些成员中通信数据可用时间与目标成员时间之间的可用窗口，使用其中最小的窗口进行数据通信，如果没有可用窗口，则使用通信数据可用时间之后的首组窗口进行数据通信，所述目标成员是指待接收通信数据的成员。

所述数据转送模块通过转送成员对通信数据进行转送，利用模拟的局部存储器减少任务等待时间，具体为：数据转送模块模拟出局部存储器，将当前成员接收到的所有通信数据进行存储，当后续任务使用相同通信数据时，可由该成员转送。

所述最小可用时间窗口是指查找所有的满足通信要求的时间窗口，使用其中能进行通信的最小的窗口，即时间最短的窗口。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)提供了一种快速搭建多核并行仿真系统的方法，这种系统能对多核静态调度算法进行高效的验证。

(2)本发明提供的仿真系统可用软件方法实现模拟硬件环境，降低了时间成本和使用复杂度。

(3)仿真系统模块功能可配置，能实现对不同多核体系硬件的仿真。

附图说明

图1为本发明系统架构示意图；

图2为本发明使用的任务依赖关系表示方式；

图3(a)为通信的最早可用时间乱序调度示意图；

图3(b)为通信的最小可用时间乱序调度示意图；