[發明專利]一種基于任務調度的異構計算系統低功耗方法

有效

• 申請號: 202010023258.9
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111240461B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 李君科;劉凱;郭順超;胡洋
• 申請（專利權）人: 黔南民族師范學院
• 主分類號: G06F1/329
• 分類號: G06F1/329;G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 貴州聯德佳為知識產權代理事務所(普通合伙) 52123
• 代理人: 張梅

本發明公開了一種基于任務調度的異構計算系統低功耗方法。包括下述步驟：a.獲取時間間隔和任務閾值數給定情況下的任務數量；b.將所述的任務數量與GPU數量進行比較，當任務數量小于或等于GPU數量時，使用先進先出策略將任務分配給各GPU；當任務數量大于GPU數量時，使用0?1規劃模型為每個GPU分配相應的任務。本發明具有降低系統平均能耗的特點。

技術領域

本發明涉及異構環境高性能計算機技術領域，特別是一種基于任務調度的異構計算系統低功耗方法。

背景技術

近年來，得益于計算機系統的推廣，世界已經進入了大數據時代。作為計算機系統中最重要的處理器，多核心GPU引起了廣泛的關注。由于圖形繪制的并行性，GPU與生俱來的大量并行處理單元使得其處理能力更加強大，越來越多的計算機系統集成了多個GPU處理器(可視為計算資源)以獲得高性能。由于其強大的計算能力，其能夠有效地處理海量數據并且能夠實現數據處理的“增值”。在通用計算領域，使用GPU的計算機系統一般稱為異構系統(Heterogeneous?Computing?System，HCS)。目前，GPU已成為異構系統中的重要資源。如何利用計算資源提高異構體系結構的性能，已成為計算機架構師、程序員和研究人員的研究熱點。通過避免和減少處理資源的空閑時間，將每個程序的性能合理地分配給異構體系結構中的處理資源，以獲得比單個處理資源更好的性能。

但另一方面，GPU異構系統性能提高的背后是芯片中晶體管數量的增加，也導致了系統(芯片)功耗的增加。這就使得GPU異構計算機系統面臨著成本增加和環境污染的問題。環境專家估計，世界上10億臺計算機一天消耗的平均功率為30億千瓦時，其需要消耗12億公斤標準煤、120億升水，并產生8億1600萬公斤灰塵、29億9100萬公斤二氧化碳和9000萬千克二氧化硫的廢物。此外，計算機系統不僅連接到互聯網，還連接到電網，因此其運行對環境有著嚴重的影響(參見圖1)。

為此，很多學者提出了很多方法和模型來解決異構計算系統(HCS)的能耗問題。但這些研究都普遍存在一些問題，如：

Jang,Jae?Young等人在“Workload-aware?optimal?power?allocation?onsingle-chip?heterogeneous?processors”中提出的方法，在任務調度前需要提前運行任務以獲取參數；

Liu,Qiang,Wayne?Luk在“Heterogeneous?systems?for?energy?efficientscientific?computing”中提出的方法，目標代碼需要手動重寫；

Hamano,Tomoaki,Toshio?Endo,本發明方法oshi?Matsuoka在“Power-awaredynamic?task?scheduling?for?heterogeneous?accelerated?clusters”中提出的方法，需假設處理器的功率在運行程序時是恒定的；

Choi,Hong?Jun等人在“An?efficient?scheduling?scheme?using?estimatedexecution?time?for?heterogeneous?computing?systems”中提出的方法，能量受任務順序的影響。