[发明专利]一种异构多核处理器系统中有向无环图任务的调度方法

说明书

本发明公开了一种异构多核处理器系统中有向无环图任务的调度方法，属于计算机系统技术领域。其包括以下步骤：获取参数；构建DAG中子任务的优先级列表；迭代求解参数α；根据每次迭代得到的调度结果更新参数α，满足判断条件后终止迭代，输出任务调度结果。本发明通过改进异构计算环境下的最早完成时间算法，迭代地求解任务调度方案，减小处理器之间的通信开销导致的空闲时段，充分利用异构处理器的计算资源，缩短整个任务的完成时间，满足任务的实时性要求。

技术领域

本发明属于计算机系统技术领域，具体涉及一种异构多核处理器系统中有向无环图任务的调度方法。

背景技术

实时嵌入式系统在汽车和航空电子行业、消费电子、物联网、军事应用和工业控制系统等方面应用广泛。到2024年，嵌入式系统市场预计将达到1140亿美元，实时软件预计每年增长12％。随着各类应用的日益复杂，对处理器执行计算、图像处理、数字信号处理等任务的实时性要求逐渐提高，但是传统的增加单核处理器的时钟频率的方法已无法满足任务要求，因此多核处理器被广泛应用于并行处理系统中。多核处理器系统可分为同构多核处理器系统和异构多核处理器系统，其中异构多核处理器系统的应用更为广泛，例如Zynq7000、OMAP1/OMAP2包含了CPU和DSP，Tegra处理器包含了CPU和GPU。

对于大型的应用，通常对其进行划分，用所有子任务所构成的有向无环图(Directed acyclic graph，DAG)表示，如何充分利用异构处理器资源，将子任务分配到合适的处理器核上，减少应用的完成时间，发挥多核处理器的性能优势具有重要的实际意义。

DAG任务的调度问题是一个NP难问题，通常采用启发式算法求解。目前已有的启发式任务调度算法有表调度算法、基于任务复制的调度算法和基于聚簇的调度算法等。表调度算法基于任务的优先级进行调度，例如，经典的异构计算环境下的最早完成时间(Heterogeneous Earliest Completion Time，HEFT)算法基于区间插入技术，按照任务优先级依次将任务映射到最小化其最早完成时间的处理器上；处理器上的关键路径(Critical-Path-On-a-Processor，CPOP)算法首先计算优先级大小并确定关键路径及关键路径处理器，依据优先级大小确定优先级队列并按照规则依次调度。基于任务复制的调度算法通过在不同处理器内核冗余地复制一个或者多个任务，以减少任务间的通信开销，缩短任务的总执行时间。基于聚簇的调度算法将整个DAG任务分成与处理器数目相同的簇，以簇为单位将任务映射到处理器上，最后再对簇内的任务进行调度。

但是，目前的表调度算法没有考虑处理器核之间的通信时间对整个任务调度时间的影响，因而还存在处理器利用率不高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明一种异构多核处理器系统中有向无环图任务的调度方法，其通过不断迭代，并结合当前任务与前驱子任务和后继子任务之间的通信开销大小，将分配到前驱子任务所在的处理器或执行后继子任务最快的处理器上也作为映射选择，从而最小化任务完成时间，提高处理器的利用率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种异构多核处理器系统中有向无环图任务的调度方法，其应用于由一个主处理器和多个异构的协处理器所构成的多核处理器系统，所有协处理器构成的处理器拓扑用全连通的无向图表示；包括以下步骤：

(1)获取任务参数、处理器参数、任务调度过程中的参数α，以及收敛的判决门限ε，初始化参数α，将α₀初始化为0，α₁初始化为所有子任务在所有处理器上的平均执行时间；

(2)构建有向无环图中子任务的优先级列表；

(3)迭代求解参数α，具体方式为：