[发明专利]一种面向异构多核体系的任务调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机体系结构领域，尤其涉及一种面向主从式异构多核体系的任务调度方法。

背景技术

随着时间的推移，人们对计算性能和能效的要求在不断提升。早期单核处理器性能的提升，得益于半导体技术和大规模集成电路技术飞速的发展。而现今，受制于功耗和设计复杂度的约束，单核处理器的性能提升已经跟不上时代的需求。

同构多核处理器的出现为突破单核处理器的性能瓶颈提供了很好的解决方案。现今同构多核处理器已成为处理器设计和制造技术发展的主流，无论是在移动计算平台，桌面计算平台，还是大型机计算平台，同构多核处理器都发挥着其至关重要的作用。

与此同时，人们对处理器在专用领域计算性能的需求也提升到一个新的高度，比如超高清视频的播放，大型游戏的实时渲染，大数据的并行计算等等。而不同体系结构的处理器擅长应用场景不同，这些面向特定应用领域的需求，推动了异构多核处理器的发展。另外，处理器之间异构特性可以实现不同体系结构间的指令隔离，也有助于解决计算机领域的安全问题。

由于不同体系结构的处理核间差异较大，如何高效地完成任务调度，减少调用开销，都给异构多核体系的交互机制、内存划分等设计带来极大的挑战。

根据各个处理核的地位，目前异构多核体系主要分为主从式的异构多核和非主从式的异构多核。主从式异构多核体系中操作系统只运行在主核上，其他处理核作为辅助核，协助主核完成任务。非主从式异构多核体系中各个处理核的地位相同，操作系统可能运行在任意一个处理核上。

非主从式异构多核体系的实现复杂，并且技术成熟度不高，其中一个实例是由AMD公司推动的HSA架构(Heterogeneous System Architecture)，目前还没有被广泛应用。相比之下，主从式异构多核体系则有很多成功的实例，如CPU+DSPs和CPU+GPU的异构多核结构，它们的可移植性强，并且拥有很多成熟的编程模型(OpenCL、CUDA等)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种在主从模式的异构多核体系下的高效的任务调度方法。

本发明所采用的技术方案为：一种面向异构多核体系的任务调度方法，多核间通过共享内存的方式实现数据的传递，通过中断和轮询的方式实现信息的传递；共享内存划分为命令区、结果区、数据输入区和数据输出区，并且根据各个区域的功能设计高效的数据结构，建立异构多核间交互的内存模型；任务调度采用多个环形队列实现优先级任务队列，实现高效、公平的任务调度机制；

具体步骤包括：

1)在引导启动阶段，核间中断作为多核间的交互方式，使得多核各自内存初始化、引导程序自拷贝和修改总线路由的初始化操作同步；

2)在任务调度阶段，主核与辅助核之间通过共享内存的方式实现数据传递；主核与辅助核在此基础上，通过轮询的方式实现任务信息的传递。

2.根据权利要求1所述的一种面向异构多核体系的任务调度方法，其特征在于：所述的任务调度的驱动一方面为应用程序提供抽象的调用接口，接收并管理应用程序提交的异构任务计算请求；另一方面，任务调度驱动以轮询的方式与共享内存进行交互，完成主核与辅助核之间信息和数据的传递，以高效、公平的任务调度机制将任务调度至辅助核。

本发明具有主从式的异构多核体系：主核运行操作系统以及任务调度驱动，任务调度驱动负责任务的调度和结果的接收，多个辅助核运行监视器程序，监视器负责协助主核执行被调度的任务。

本发明的有益效果是：为主从式异构多核体系提供了一种高效、可扩展性好、可移植性强的任务调度方法；采用本发明可以大幅降低主核负载，均衡系统芯片上的整体负载；并且该任务调度方法调用开销小，不仅可以高效地满足单任务的调度需求，还可以同时满足多任务的实时调度需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的异构多核体系下的多核引导启动流程图；

图2是本发明的异构多核体系下的任务交互框架图；

图3是本发明的异构多核体系下的交互流程图；

图4是本发明的异构多核体系下的任务调度机制的框架图；

图5是本发明的异构多核体系下的任务调度的设计图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。