可重构计算的任务在线调度与放置策略研究

发布时间：2020-06-15 06:37

【摘要】：有效融合了专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)与通用目的处理器(General Purpose Processor)优势的可重构计算系统，以其良好的灵活性，可重构性以及优异的计算性能，日益成为学术界与工业界应用研究的热点。可重构计算研究主要涉及可重构软硬件平台、可重构操作系统、编程语言及相关算法与实际工程应用等领域。针对可重构计算及其硬件平台的特点，阐述了可重构计算中任务调度与放置的重要性。任务调度主要关注硬件任务与可重构区域的映射，受可重构资源数与任务间时序关系等的影响，目标为降低任务的总执行时间与可重构平台的配置开销；硬件任务放置旨在提高可重构芯片的利用率与任务的接受率，侧重对可重构资源的管理，主要受制于可重构空闲区域的大小与放置方案。充分考虑了任务间的数据依赖与通信约束、可重构平台的异质性以及任务非并发执行对可重构系统性能的影响，对任务调度机制进行建模与分析，用有限状态机(Finite State Machine, FSM)描述任务的时序转换、以有向无环图(DirectedAcyclic Graph, DAG)表述任务间的依赖，提出了一种基于组策略的硬件任务调度算法(Clustering Strategy Scheduling, CSS)。该算法能较好地平衡任务调度开销与调度性能(如任务总执行时间，FPGA配置开销)，并通过实验指出随非并发任务在系统中比例的增加，任务总执行时间将急剧上升。针对当前任务放置算法如Horizon、Stuffing、BestFitt和FirstFit等的不足提出了基本改进方法。在一维资源模型中，提出了一种任务长度感知度的放置策略(LHAPS)，该策略是对Horizon与Stuffing放置策略的改进，能够有效地降低任务的总执行时间与碎片数。对硬件平台与调度算法进行了实验与性能测试。在Xilinx Virtex-II Pro上实现了DES的部分动态可重构，验证了其在FPGA上部分动态可重构的运行效果。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP338
【图文】：

可重构,平台结构,异构

图 1.1 异构可重构平台结构图的依赖关系约束与相关性，如行过程中，可能存在数据与控制据依赖T图 1虑硬件任务与可重构平台的特点调度性能、降低任务的总执行时意义。文将重点着力于研究与探讨可重

数据依赖,可重构

同时布局到可重构非重叠区域执行。平台较为复杂、可靠性要求高。可重构计算平台通常包括微处理平台如图 1.1 所示，其异构性给算法设计带来了新的挑战。速内存高存内图 1.1 异构可重构平台结构图需要考虑任务间的依赖关系约束与相关性，如图 1.2 与图 1.3 所示，任务在平行执行过程中，可能存在数据与控制相关。T3

【参考文献】