[发明专利]一种面向多核平台的多线程划分及静态均衡调度方法

说明书

本发明涉及一种面向多核平台的多线程划分及静态均衡调度方法，提出用于评估分解出任务大小的粒度值参数概念，首先根据一定判断条件，判断一个任务是否真正适合多线程并行；其次采用静态调度策略，相比动态调度来说，没有在运行阶段的调度开销；最后，不同于一般的静态调度策略，本发明提出一种启发式静态调度策略，考虑了静态调度时当分解的任务大小差异很大时，会造成各个线程之间负载极不平衡的问题，通过获取的任务块的粒度值，可以将差异很大的任务块合理分配到不同线程上，达到负载均衡。

技术领域

本发明涉及一种面向多核平台的多线程划分及静态均衡调度方法，属于并行计算领域。

背景技术

提高处理器性能一般取决于两个方面：一方面是处理器的体系结构的发展；另一个方面是半导体工艺的不断进步。美国斯坦福大学提出片上多核处理器，为了提高处理器计算能力，将多个内核集成到一个处理器芯片上，而最容易、最简单、最基本的一种实现方法就是多核。早在上世纪末，IBM和惠普就已经提出双核处理器的可行性设计。2005年4月，intel全球同步首发基于多核技术桌面产品Intel Pentium D处理器，正式宣告x86处理器多核心时代来临。

多核技术是在一个处理芯片上包含多个“执行内核”，使处理器能完全并行的执行程序的多线程。如果从操作系统层面来看，多核就是指多个处理器，而每个处理器都独立拥有全部的计算资源。

处理器架构从单核发展到多核架构的过程中，极大地提高了处理器的性能，同时也带来了一些问题。如任务调度和负载均衡问题、节点间的通信、Cache一致性问题以及系统异构性问题等。

其中解决负载均衡问题通常有两种方案，一种是静态调度，另外一种是动态调度。静态调度是指程序在编译阶段，就将循环迭代任务近乎平均分配到各个线程上。而动态调度则要到运行阶段才动态地将任务分配给空闲的线程，动态调度无需过多的关心循环体大小以及循环迭代任务规模，就能获得好的负载均衡性能，同时，也会带来一定的调度开销。而且现有的并行计算过程中,由于每次线程创建撤销以及调度均有一定开销,有些计算任务采用多线程并行后，程序性能会大幅度下降；另外针对适合多线程并行的计算任务，在进行任务调度时，需要为多线程分配任务，静态调度在程序运行前，就将任务分解并近乎平均得分配给各个线程，当分解的任务大小差异很大时，会造成各个线程之间负载极不平衡，影响程序运行性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种面向多核平台的多线程划分及静态均衡调度方法，采用全新设计思路，能够主动判断待处理任务是否适合多线程并行处理，并针对多线程并行处理，实现任务调度时多线程之间任务分配的负载均衡，能够有效提高程序运行的性能。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种面向多核平台的多线程划分及静态均衡调度方法，包括如下步骤：

步骤001.初始化系统各线程上所对应的负载G_load_m＝0，G_load_m表示系统第m个线程上所对应的负载，m＝{1,…,M}，M表示系统线程的数量；然后针对待处理任务进行划分，获得计算逻辑相互独立的各个任务块，构成任务块集合，并且各个任务块不可进一步划分，并进入步骤002；

步骤002.针对任务块集合，获取各个任务块的计算时间，分别作为对应任务块的粒度值，并进入步骤003；

步骤003.获得任务块集合中所有任务块粒度值所对应的粒度平均值，并判断粒度平均值是否小于等于预设粒度平均值，是则将任务块集合中所有任务块所对应的待处理任务，任意分配至其中一个线程上，由该线程针对该待处理任务进行串行处理，针对该待处理任务的调度策略结束；否则进入步骤004；

步骤004.根据任务块集合中所有任务块粒度值所对应的粒度平均值，获得任务块集合中所有任务块粒度值所对应的粒度值方差，并判断粒度值方差是否小于预设方差阈值，是则进入步骤005；否则进入步骤006；