[发明专利]基于多FPGA的动态可重配置的多任务调度和放置方法

说明书

本申请实施例提供的基于多FPGA的动态可重配置的多任务调度和放置方法、装置，通过任务级和子任务级的两阶段调度和放置方法，实现了在多FPGA系统的多任务调度和放置，在任务调度阶段，考虑任务相似性和资源需求相似性，为每个任务选择合适的计算单元，以减少重新配置和资源争用的可能性，在子任务调度阶段，综合考虑子任务的调度顺序和放置位置，以充分利用FPGA的硬件资源，利用FPGA可重配置能力使任务高度并行化，从而减小多任务的最小完工时间。

技术领域

本申请涉及计算机应用技术领域，特别是基于多FPGA的动态可重配置的多任务调度和放置方法。

背景技术

近年来，随着云计算、大数据等信息技术的不断发展以及数据规模的不断增长，基于FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)的加速器正以其高性能、低功耗和可重构等特性逐渐成为计算密集型任务的主流异构加速设备。然而，如何在多FPGA系统中高效地进行多任务调度，仍然具有很大的挑战。目前，多任务的调度方法主要分为三类。

第一类是在多核和多处理器系统上的任务调度算法：通过将运行时不同处理单元的资源、能耗等信息作为调度策略的依据为任务选取合适的调度策略，优化系统的整体性能。此类传统的调度算法并不能考虑FPGA中的任务配置，任务放置等问题，不能完全适用于多FPGA系统中的任务调度问题。

第二类主要集中于在单FPGA上的任务调度：此类调度方法大多在单FPGA上根据任务的资源需求，通过合理的资源放置策略减少资源碎片化或者通过合理的任务调度减少重配置开销，进而提高任务加速的性能。这类调度方法只是考虑了单FPGA处理单元中的任务调度和放置而没有考虑多FPGA计算单元的具体情况进行任务调度，导致无法充分利用多FPGA计算资源。

最后是多FPGA系统中的任务调度：此类调度方法通过考虑资源占用、模块重用等不同因素将任务调度到合适的FPGA计算单元，提高整体任务的处理性能。此类多FPGA调度方法几乎没有考虑由不同任务对硬件资源需求的不同而引起的资源争用问题，导致硬件资源不能充分利用而减小任务并行度。

总之，现有的多任务的调度方法不能实现多FPGA系统中高效的任务调度和放置，无法减小多任务的最小完工时间，无法提高资源利用率。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种基于多FPGA的动态可重配置的多任务调度和放置方法、装置，以实现多FPGA系统中高效的任务调度和任务放置，减小多任务的最小完工时间，提高资源利用率，从而提高系统的加速性能。具体技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种基于多FPGA的动态可重配置的多任务调度和放置方法，包括：

获取待处理任务和各FPGA的子任务集的信息，所述待处理任务包含多个子任务，所述FPGA的子任务集包括FPGA等待队列中的子任务、FPGA就绪队列中的子任务和FPGA已完成配置的子任务；

分析所述待处理任务的特征与各所述FPGA的子任务集的信息，分别得到所述待处理任务和各所述FPGA子任务集的任务类型相似度，分别得到所述待处理任务和各所述FPGA子任务集的资源需求相似度；

根据所述任务类型相似度和所述资源需求相似度，确定为所述待处理任务分配的目标FPGA；

根据所述待处理任务的子任务间的依赖关系，将所述待处理任务的子任务调度到与所述目标FPGA相对应的等待对列和就绪队列中；

根据所述就绪队列中子任务的特征和所述目标FPGA已完成配置的子任务的信息，计算得到所述就绪队列中子任务的调度顺序和在所述目标FPGA可重配置区域的放置位置；

根据所述调度顺序将所述就绪队列中子任务调度到所述目标FPGA的执行队列；

从预设位流库加载所述就绪队列中子任务对应的位流文件并将所述位流文件配置到所述放置位置。