[發明專利]一種可重構平臺上的任務調度和資源管理算法

在審

• 申請號: 201810021879.6
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN110018887A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 張軍能;賈名勇
• 申請（專利權）人: 蘇州智配信息科技有限公司
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種可重構平臺上的任務調度和資源管理算法，包括可重構FPGA平臺，方法包括以下步驟：開始：對任務進行處理；任務綁定：將任務綁定至處理器；長睡眠：當沒有空閑黑盒子時，進入長睡眠狀態，長睡眠結束后，進入任務綁定狀態；短睡眠：沒有黑盒子能夠完成當前任務，進入短睡眠狀態，短睡眠結束后，進入任務綁定狀態；重構：當算法進入短睡眠的次數達到閾值后，從任務綁定狀態進入到重構狀態；執行任務：當其中一個黑盒子可以執行任務時，向黑盒子發送數據，開始任務的執行過程；結束：任務執行結束后，返回數據。借助于可重構 FPGA平臺，加速任務的執行過程，有效減少任務的執行時間。

技術領域

本發明涉及動態調度技術領域，尤其涉及一種可重構平臺上的任務調度和資源管理算法。

背景技術

可重構平臺上的調度算法根據其執行特點可以分為三類，具體如下：

（1）On-demand調度：On-demand調度是最簡單的調度方式之一，在這種方式中，根據任務主動發出的請求進行重構，對于暫時不能立即滿足的重構請求，則利用隊列對重構請求進行緩存。當應用程序調用一個硬件任務時，重構請求被發送給操作系統，如果執行任務的硬件己經在上，則直接執行該任務；否則，如果平臺上有足夠的硬件資源布局該硬件任務，則直接進行布局布線，如果沒有足夠的資源，則將重構請求緩存，直到上有足夠的空閑的可重構資源。硬件請求可以采用兩種不同的方式執行，一種是以阻塞的方式執行，即從硬件請求開始到硬件重構完成這段時間內操作系統無法執行其他任務，這種方式會導致每次重構的開銷很大，浪費了系統的計算能力；另外一種方式是以非阻塞的方式執行，當重構請求當前無法滿足時，將硬件任務設為睡眠狀態，當系統中存在足夠的資源進行重構時，將硬件任務從睡眠狀態喚醒，從而盡可能隱藏重構開銷，提高對系統資源的利用率，以提升系統的整體性能。

（2）靜態調度：靜態調度通常是釆用離線剖析、編譯制導等靜態手段，分析應用程序中的熱點任務，在任務開始執行之前就確定了重構時機以及發生重構的任務類型。靜態重構能夠獲得應用的整體視圖，因而可以進行比較復雜的設計空間搜索，找到比較理想的重構方案和任務調度方案，其性能通常要優于On-demand調度和動態調度。然而靜態調度通常要求應用本身具有可預測性，即應用中每個任務的執行時機、每個任務的輸入輸出數據的大小、每個任務的執行時間以及任務之間的依賴關系等都是可以預測的。除此之外，任務使用的硬件資源、在硬件上的執行時間等信息也需要是確定的，在實際應用中，通常只有一些用于特殊設備的嵌入式應用能夠同時滿足這些限制，除此之外，如果系統中存在多個并發或者并行的應用，單獨對某個應用進行態調度并不能給出合理的調度結果，因此靜態調度的適用場景受到了很大限制，單純利用靜態調度已經很難滿足實際需要。

（3）動態調度。動態調度利用系統運行時信息進行任務調度。任務之間的依賴關系、系統負載、系統中任務的特征等因素都會對動態調度的結果產生影響。動態調度特別適用于系統中存在并發的應用以及應用的執行特征無法靜態確定等情況，動態調度在進行調度決策時并不是針對某一個應用，而是針對系統中所有的應用，因此其使用范圍也更廣。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種可重構平臺上的任務調度和資源管理算法，包括可重構FPGA平臺，所述方法包括以下步驟：

開始：對任務進行處理；

任務綁定：將所述任務綁定至處理器；

長睡眠：當沒有空閑黑盒子時，算法由所述任務綁定狀態進入長睡眠狀態，長睡眠結束后，重新進入所述任務綁定狀態；

短睡眠：當有空閑黑盒子但是沒有黑盒子能夠完成當前所述任務，且進入所述短睡眠的次數少于閾值時，算法由所述任務綁定狀態進入所述短睡眠狀態，短睡眠結束后，重新進入所述任務綁定狀態；

重構：當算法進入短睡眠的次數達到閾值以后，從所述任務綁定狀態進入到重構狀態，將最久未使用的黑盒子重構為能夠執行當前所述硬件任務的IP核；