[发明专利]一种基于双层反馈的软硬件划分方法

说明书

一种基于双层反馈的软硬件划分方法：根据系统输入信息对DAG图中对应的系统任务节点进行软硬件划分，系统输入信息包括平台相关信息和平台无关信息两部分，将系统任务节点的执行过程作为一个执行任务的划分方案；根据平台相关信息对系统任务节点实现调度，对应一个划分方案，有多种可能的调度方式；根据系统状态参量，对划分调度后的方案信息进行评估，根据评估结果和不同任务节点之间的通信损耗、系统硬件面积、执行节点任务的时间开销再次进行软硬件划分和调度，从而得到最优的软硬件划分和调度方案。本发明在软硬件划分过程中利用双反馈机制，能够更加高效的对任务进行划分和调度，更加高效的处理资源的分配与竞争，提高整个系统的任务执行效率。

技术领域

本发明涉及一种软硬件划分方法。特别是涉及一种针对一个系统任务的基于双层反馈的软硬件划分方法。

背景技术

1、划分问题

在一个软硬件结合的系统当中，软件的执行效率要远远低于硬件，但是硬件本身的成本比较高，所以在任务的执行当中，我们将重要的任务分给硬件来完成，对于那些对系统而言不重要的任务由软件来执行，在嵌入式、通信、多媒体等领域中，合理的软硬件划分能提高任务的执行效率，满足系统在功耗、成本等多方面的需求。

由于受到硬件面积、成本、耗时、功耗等方面因素的制约，为了充分提高系统软硬件在算法执行的效率，可采用适当的算法对系统进行优化。在约束条件下，假设系统已经根据当前在约束条件下的划分执行了一段时间，那么下一次划分决策会受诸多因素影响，根据这些约束条件计算出本函数划分的倾向度，如果该函数划分为硬件实现，能使函数执行得到加速，那么该函数显然倾向于划分为硬件实现。而在任务的执行当中，函数的调用次数、函数的参数等因素也在动态发生着变化，就需要对函数执行次数进行统计，如果调用次数较多，可以用硬件实现任务，反之可用软件实现。

2、调度问题

调度问题是最优化问题中的一类著名问题。这一类问题主要来源于排队论和优化论。其中DAG的调度是调度问题中十分重要的一类问题。

在DAG图中的调度问题和一般的调度问题有所区别。其一在于DAG图的拓扑结构是给定的；其二是DAG图的任务次序具有严格的时序性；三则是在节点上有运行时间开销，DAG图的边上具有通信损耗。因此，DAG调度的本质为：

1)减少任务之间的通信延迟；

2)最大化任务之间的并行度。

总之，核心的思想就在于最大化任务的并行性。但是如果调度策略选取不当，可能会抵消任务并行化所带来的收益。所以DAG调度算法必须要在这两者之间进行折衷，以寻求最短完成时间。

3、调度和划分在执行系统任务中的作用

通过调度和划分的结合，将一个DAG图对应的复杂任务映射到软硬件划分中。在DAG调度中，大部分属于异构环境下的调度。而在异构环境下，多个任务可能同时竞争一个处理器，而每一个处理器中的应用程序只能顾及自己的任务，不能顾及到其它应用程序或者处理器中的任务，而且每一个处理器只能在一个时间一次处理一个任务。当这个任务处理完之后任务可能发生转移，转移到其他的处理器上面执行新的任务。而在这个任务执行的过程当中，系统不能保证其它处理器不会分配给该处理器新的任务。

每一个处理器上面的任务执行需要两个条件：

1)上一级任务执行完毕，而且执行完后的数据是在任务序列的最前端，可以被下一个任务使用；

2)即将执行的任务所需要的数据同时存在。

整个系统的执行，不仅要满足上面的条件，还需要看当这些条件都满足，处理器是否能处理这些任务。所以在处理任务的过程中，要同时对任务和处理器进行划分和调度。