[发明专利]一种片上网络中面向通信能耗的调度优化方法

说明书

技术领域

本发明属于片上网络技术领域。具体涉及一种片上网络中面向通信能耗的调度优化方法。

背景技术

一直以来，处理器芯片制造厂家都通过提高主频来提升处理器的性能。但随着芯片制造工艺的不断进步，传统的处理器体系结构已经面临巨大的瓶颈。晶体管的集成度已上亿，很难再单纯地通过提高主频来提升性能，而且高主频同时也带来高功耗。从应用需求来看，日益复杂的多媒体、科学计算、虚拟化等多个应用领域都要求更为强大的计算能力。在这样的背景下，多核处理器应运而生了。

多核处理器（Chip Multi-Processor，CMP）就是在一个处理器芯片中集成多个处理核，从而提高计算能力。多核处理器可以看作是随着大规模集成电路技术的发展，在芯片容量足够大时，能将大规模并行处理器结构中的对称共享内存多处理器（Symmetric Shared-Memory Multiprocessor，SMP）或分布共享内存多处理器（Distributed Shared-Memory Multiprocessor，DMP）集成到同一芯片内。

多核处理器的各处理核执行的程序之间有时需要进行数据共享与同步，因此其硬件结构必须支持核间通信。高效的通信机制是多核处理器高性能的重要保障。目前片上高效通信机制通常有两种：基于共享总线的cache结构和基于片上网络的互连结构。

基于共享总线的cache结构是指每个处理核拥有共享的二级或三级cache，用于保存比较常用的数据，并通过总线进行通信。这种系统的优点是结构简单，通信速度快；缺点是可扩展性差。

基于片上网络的互连结构是指每个处理核具有独立的处理单元和cache；各个处理核通过片上网络连接在一起。这种结构的优点是可扩展性好，数据带宽有保证；缺点是硬件结构复杂，且软件改动较大。

片上网络的提出是借鉴并行计算机的互连网络。片上网络与并行计算机的互连网络相比有很多相同的特点：支持包通信、可扩展和提供透明的通信服务等。同时两者也有许多不同点。首先，并行计算机的互连网络是对称的和规整的，这是由高性能计算的特点决定的；而片上系统主要应用在嵌入式系统领域，其网络既不是对称的也不是规整的。片上网络是异构的，连接不同的处理单元（RISC处理器、VLIW处理器、DSP处理器、专用处理器等）和存储单元（RAM、Flash等），通信量的分布也不均匀。在大规模的片上系统中，片上网络也不是单一的拓扑结构，很可能是一种层次化的混合网络拓扑结构，通信密集的组件组合在一起，构成一个子网络，以实现高效的通信。其次，片上网络没有专门的协议处理机，协议必须由硬件处理，这就要求片上网络协议不能太复杂。另外，片上网络的一个重要特征是低功耗，这是并行计算机互连网络所不关心的。这也要求片上网络的设计必须考虑到低功耗的需求。

在片上网络的计算任务调度设计中，一般更加重视对效率的考虑，这是由于最初在设计片上网络的计算任务调度时，往往是将片上网络上的效率放在第一位。但是随着片上网络规模的扩大和程序调度的需要，低功耗也逐渐成为必要的设计参数。但是由于低功耗调度仍在发展当中，因此，并没有优化方法公开。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗和高效性的片上网络中面向通信能耗的调度优化方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤1、建立具有通信量的计算任务图

获取计算任务运行时的通信量，建立具有通信量的计算任务图。

步骤2、划分计算任务集合

根据计算任务的通信量和相互关系，将待划分的计算任务集合A中的计算任务划分到p个划分后的计算任务集合，p个划分后的计算任务集合记为B。

步骤3、对片上网络进行分区

根据p个划分后的计算任务集合B，将片上网络划分为p个区域。

步骤4、将p个划分后的计算任务集合B调度到p个区域

选择匹配的片上网络区域，将划分后的计算任务集合B调度到片上网络的p个区域。

步骤5、片上网络区域内的计算任务调度

在片上网络区域内，同一个划分后的计算任务集合Bj内的计算任务采用调度方法进行调度。

在上述技术方案中：

所述的划分到p个划分后的计算任务子集合的具体步骤是：

步骤2.1、将待划分的计算任务集合A初始化为包含所有的计算任务。