[发明专利]一种可重构平台上的任务调度和资源管理算法

说明书

本发明提供一种可重构平台上的任务调度和资源管理算法，包括可重构FPGA平台，方法包括以下步骤：开始：对任务进行处理；任务绑定：将任务绑定至处理器；长睡眠：当没有空闲黑盒子时，进入长睡眠状态，长睡眠结束后，进入任务绑定状态；短睡眠：没有黑盒子能够完成当前任务，进入短睡眠状态，短睡眠结束后，进入任务绑定状态；重构：当算法进入短睡眠的次数达到阈值后，从任务绑定状态进入到重构状态；执行任务：当其中一个黑盒子可以执行任务时，向黑盒子发送数据，开始任务的执行过程；结束：任务执行结束后，返回数据。借助于可重构 FPGA平台，加速任务的执行过程，有效减少任务的执行时间。

技术领域

本发明涉及动态调度技术领域，尤其涉及一种可重构平台上的任务调度和资源管理算法。

背景技术

可重构平台上的调度算法根据其执行特点可以分为三类，具体如下：

（1）On-demand调度：On-demand调度是最简单的调度方式之一，在这种方式中，根据任务主动发出的请求进行重构，对于暂时不能立即满足的重构请求，则利用队列对重构请求进行缓存。当应用程序调用一个硬件任务时，重构请求被发送给操作系统，如果执行任务的硬件己经在上，则直接执行该任务；否则，如果平台上有足够的硬件资源布局该硬件任务，则直接进行布局布线，如果没有足够的资源，则将重构请求缓存，直到上有足够的空闲的可重构资源。硬件请求可以采用两种不同的方式执行，一种是以阻塞的方式执行，即从硬件请求开始到硬件重构完成这段时间内操作系统无法执行其他任务，这种方式会导致每次重构的开销很大，浪费了系统的计算能力；另外一种方式是以非阻塞的方式执行，当重构请求当前无法满足时，将硬件任务设为睡眠状态，当系统中存在足够的资源进行重构时，将硬件任务从睡眠状态唤醒，从而尽可能隐藏重构开销，提高对系统资源的利用率，以提升系统的整体性能。

（2）静态调度：静态调度通常是釆用离线剖析、编译制导等静态手段，分析应用程序中的热点任务，在任务开始执行之前就确定了重构时机以及发生重构的任务类型。静态重构能够获得应用的整体视图，因而可以进行比较复杂的设计空间搜索，找到比较理想的重构方案和任务调度方案，其性能通常要优于On-demand调度和动态调度。然而静态调度通常要求应用本身具有可预测性，即应用中每个任务的执行时机、每个任务的输入输出数据的大小、每个任务的执行时间以及任务之间的依赖关系等都是可以预测的。除此之外，任务使用的硬件资源、在硬件上的执行时间等信息也需要是确定的，在实际应用中，通常只有一些用于特殊设备的嵌入式应用能够同时满足这些限制，除此之外，如果系统中存在多个并发或者并行的应用，单独对某个应用进行态调度并不能给出合理的调度结果，因此静态调度的适用场景受到了很大限制，单纯利用静态调度已经很难满足实际需要。

（3）动态调度。动态调度利用系统运行时信息进行任务调度。任务之间的依赖关系、系统负载、系统中任务的特征等因素都会对动态调度的结果产生影响。动态调度特别适用于系统中存在并发的应用以及应用的执行特征无法静态确定等情况，动态调度在进行调度决策时并不是针对某一个应用，而是针对系统中所有的应用，因此其使用范围也更广。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种可重构平台上的任务调度和资源管理算法，包括可重构FPGA平台，所述方法包括以下步骤：

开始：对任务进行处理；

任务绑定：将所述任务绑定至处理器；

长睡眠：当没有空闲黑盒子时，算法由所述任务绑定状态进入长睡眠状态，长睡眠结束后，重新进入所述任务绑定状态；

短睡眠：当有空闲黑盒子但是没有黑盒子能够完成当前所述任务，且进入所述短睡眠的次数少于阈值时，算法由所述任务绑定状态进入所述短睡眠状态，短睡眠结束后，重新进入所述任务绑定状态；

重构：当算法进入短睡眠的次数达到阈值以后，从所述任务绑定状态进入到重构状态，将最久未使用的黑盒子重构为能够执行当前所述硬件任务的IP核；