[发明专利]一种带加速节点的片上网络的优化整体的任务映射方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于带加速节点的片上多核互联网络，特别是涉及一种带加速节点的片上网络的优化整体的任务映射方法。

背景技术

随着半导体工艺和芯片设计技术的高速发展，单位面积上可集成的晶体管个数日渐增加，使现代计算机的性能极大地提高了。然而，随着处理器复杂程度的增加，芯片的设计和验证成本也进一步提高，单一处理器频率的提升速度在近年来逐步放缓，遇到发展的瓶颈，无法满足日趋增加的计算机性能要求。为了解决这一矛盾，业界逐步引入了多处理器系统作为单处理器系统的替代方案。多处理器系统通过增加处理器单元的数量和提高程序的并行度，提升计算机系统的性能。多核系统目前在科研、商用、民用领域都已经成为发展的主流。

为了解决多核系统中的多处理器通信问题，研究人员引入了片上网络这一架构。片上网络借鉴成熟宏网络的思想，在芯片内部构造数据传输网络，多处理器通过片上网络传输控制信息和数据信息，使得整个系统的通信分布化。这一架构不仅解决了多处理器直接互联所遇到的设计问题和扩展问题，而且避免了总线架构中的性能瓶颈。

常见的片上网络实现形式为二维电片上网络。二维电片上网络在处理器规模相对较小时，拥有良好的性能表现。但当处理器数量逐步扩大时，远距离节点之间就会存在着通信延时高、通信代价大的问题。远距离节点间的通信不仅影响着远距离通信的源节点和目的节点，而且会对整个片上网络带来一系列的影响。当片上网络规模较大时，中心区域的链路被更多地用于转发远距离通信数据包，使整个片上网络的带宽极大地被削减了。解决远距离通信的一个有效方法是引入加速网络，将远距离通信的数据包经由加速网络进行传输。引入加速网络后，不但可以解决远距离通信延时高代价大的问题，而且减少了电片上网络中的远距离通信数据包，提高了片上网络的吞吐量。一般的加速网络通过设立新的元件来达到改进远距离通信的目的，具体包括无线毫米波，射频，超带宽技术以及光波导等。

现有片上网络的映射发明，主要针对设计时映射、运行时映射和同构片上网络、异构片上网络的四种组合方式，发明各种情形下的任务映射方法，优化最终的通信代价。这些研究从不同的角度，从各方面优化片上网络的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带加速节点的片上网络的优化整体的任务映射方法。

在目前的大多出任务映射方法中，很大一部分是基于贪心方法，本发明通过对经典的遗传方法进行改进，使之能适应带有加速节点的互联网络。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

步骤(1).准备阶段

1.1对预先任意两个子任务的通信量进行累加，获得每对子任务间的通信量。

1.2确定子任务可行解范围

本发明假定m个子任务之间的通信量均为1，然后将这些子任务在n个处理器上进行映射；由于子任务之间的通信量均被设置为1，使整体的计算量非常小，可通过枚举方式快速求解得到子任务可行解范围最优的区域；最优区域即适应度最好的映射布局的集合，由公式（1）可知：

公式（1）；

其中α为第α个映射布局，N为映射布局的集合；

1.3确定适应函数

若定义一个单位的数据包传输1跳的通信代价为k，则整个任务的总体通信代价λ_total由公式（2）可知：

公式（2）；

其中i、j代表需通信的两个任务的编号，i、j均为自然数，c_i、c_j代表任务i、j所映射的核，Man函数计算两个核c_i、c_j之间的曼哈顿距离,M×M指代网络中核的数量；

本发明记第p阶段的适应函数为：

公式（3）；

若第p阶段映射布局的适应函数值fit_p越高，意味着第p阶段状态越优。

步骤(2).初始化阶段

在步骤1.2得到的子任务可行解范围中选出与子任务个数相等的可行解区域；在可行解区域中随机挑选生成指定数目的初始子任务的映射布局集。

本发明初始化阶段采用随机的方式生成指定数目的初始子任务的映射布局集。

步骤(3).选择阶段