[发明专利]嵌入式异构计算调度系统及方法

说明书

本发明公开了一种嵌入式异构计算调度系统及方法，包括：应用程序在中心节点中的异构系统调度框架中进行注册，注册信息管理软件模块为应用状态管理器；应用程序请求计算加速；加速请求进入异构系统调度框架，在异构系统调度框架中的计算请求管理器中，解析计算请求信息，匹配资源，准备调度信息；调度层根据资源情况在相应的调度机制中进行计算调度，同时节点层提供计算节点状态信息，并调度执行代码与数据至计算节点运行；计算节点完成异构计算，并将结果返回异构系统调度框架；异构系统调度框架返回结算结果至应用；计算完成，清理过程数据结果。本发明能够实现分布式异构计算，维护多节点调度过程；提升在轨嵌入式系统的计算能力与快速处理能力。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及一种嵌入式异构计算调度系统及方法。

背景技术

以往航天领域在轨应用通常是将数据发送至地面，由地面完成计算处理。同时计算领域最开始使用通用的CPU解决多数的计算问题，随后出现为某一场景专门设计的解决方案，这些解决方案不能解决通用的问题，但是在某些具体的领域会有极其出色的表现。比如DSP、FPGA、NPU在数据处理、图形计算和机器学习等领域内表现优异。DSP拥有算法加速能力，还有较多的核心数量，因此DSP常用于海量数据计算；FPGA特点在于可编程，能够实现对特定算法的计算加速，并且可以通过编程固化数量众多的运算器，特定场景拥有极高的计算效率；NPU模仿人的大脑神经网络，通过计算与学习提升系统智能化程度。

随着技术的不断进步，为了应对不断变化的应用功能需求，如何在轨完成数据计算并及时做出响应成为一项迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种嵌入式异构计算调度系统及方法，能够提升在轨嵌入式系统的计算能力与快速处理能力。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

嵌入式异构计算调度系统，包括：中心节点、SPACEWIRE路由总线和计算节点；

中心节点用于通过SPACEWIRE路由总线传递数据给计算节点，并通过SPACEWIRE路由总线接收计算结果；计算节点用于计算中心节点所发送的数据。

本发明的进一步改进在于：

中心节点包括：异构系统调度框架；异构系统调度框架包括：应用层、调度层和节点层；

应用层用于注册应用程序，并与应用程序通讯，响应应用程序的计算请求；调度层用于调度应用程序的计算请求；节点层用于提供计算节点状态信息，并调度执行代码与数据至计算节点运行。

应用层包括应用状态管理器模块和计算请求管理器模块；

应用状态管理器模块用于注册应用程序，与应用程序通讯，定时获取应用状态快照，并响应应用程序的计算请求；

计算请求管理器模块用于对输入的计算请求进行管理，负责请求全运行周期的状态切换和信息、数据管理，确保请求数据、信息在框架中的正确运行。

调度层选用相应的调度机制进行计算管理应用输入的计算请求；

调度机制包括优先级调度、流水模型调度和数据并行模型调度；

优先级调度用于直接单资源请求时，优先级高的请求在队列中会先分配计算；

流水模型调度用于当多种资源进行的流水运算，将计算资源集成为一个计算流水；

数据并行模型调度用于大数据、多节点的计算中使用，使用多个同类型计算节点，对数据进行拆分，将同种计算分配至多节点同时计算。

节点层包括系统资源池软件模块，系统资源池软件模块与不同的计算节点建立链接，周期性的查询节点状态，维护节点健康信息与调用信息。