[發(fā)明專利]一種基于離散控制技術(shù)的處理核資源分配器的構(gòu)建方法

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• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111209117A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安鑫;夏近偉;楊靜;衛(wèi)圓祺;王沐晗
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽安喆科技有限公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開了一種基于離散控制技術(shù)的處理核資源分配器的構(gòu)建方法，其步驟包括：1、通過應(yīng)用離線分析，獲取滿足需求的資源分配方案集；2、使用形式化模型自動機建立處理核資源分配模型和應(yīng)用資源分配模型；3、建立處理核資源分配的總控制目標(biāo)并劃分為邏輯控制目標(biāo)和優(yōu)化控制目標(biāo)；4、使用DCS工具和語言對由上述模型和總控制目標(biāo)所組成的系統(tǒng)進(jìn)行模型代碼描述；5、使用DCS工具對系統(tǒng)代碼進(jìn)行綜合編譯，從而自動構(gòu)建符合最優(yōu)解的資源分配器。本發(fā)明能為運行于異構(gòu)多核處理器上的應(yīng)用程序分配最適合的處理核資源，從而在實現(xiàn)總體性能最優(yōu)的同時，為處理核資源的分配和設(shè)計提供可靠性保證。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到異構(gòu)多核處理器的處理核資源分配和形式化方法領(lǐng)域，具體地說是一種使用離散控制技術(shù)在異構(gòu)多核處理器上設(shè)計實現(xiàn)可靠的處理核資源分配控制器，從而對運行于多核處理器上的多線程應(yīng)用進(jìn)行動態(tài)處理核分配以實現(xiàn)性能優(yōu)化和可靠性保證的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用程序多樣化的需求，異構(gòu)多核處理器已被廣泛應(yīng)用于高性能嵌入式系統(tǒng)中，而如何在運行時對系統(tǒng)的處理核資源進(jìn)行分配從而滿足處理器能耗約束及其所運行應(yīng)用的性能需求，從而充分發(fā)揮出異構(gòu)多核處理器的優(yōu)勢，成為一個急需解決的重要問題。

異構(gòu)多核處理器的處理核資源分配問題，本質(zhì)上是為將要運行的多線程應(yīng)用按照一定規(guī)則決定其線程數(shù)目并分配處理核以充分發(fā)揮整個異構(gòu)多核執(zhí)行平臺高性能低功耗的優(yōu)勢，其數(shù)學(xué)模型如下：

定義一組應(yīng)用集合用T＝{t₁,t₂,..,t_i}表示，一個異構(gòu)多核處理器所包含的n個處理核{(lán)c₁,c₂,..,c_n}的集合為M。對于一個應(yīng)用t_i，令Y為所有可行的資源分配情況的集合，元素y_i∈Y，其中y表示一種T和M的子集的映射關(guān)系f:T→M，即一種資源分配情況。假設(shè)存在一個目標(biāo)函數(shù)C:y→[0,+∞]，目標(biāo)函數(shù)的值可以被表示為應(yīng)用在處理器上運行時的平均IPC，那么對于每一種分配計劃y，都有C_i:y→[0,+∞],其中C_i表示將應(yīng)用t_i按照y分配處理核后的性能指標(biāo)。綜上，資源分配問題可以抽象為求出一組最優(yōu)的資源分配解y∈Y，使得所有當(dāng)前執(zhí)行應(yīng)用的目標(biāo)函數(shù)C值之和為最優(yōu)。對于異構(gòu)多核處理器上的資源分配和調(diào)度優(yōu)化問題，本設(shè)計方法主要有兩個方面需要考慮，一個是使為應(yīng)用分配處理核資源后所有運行應(yīng)用的總體性能狀況最優(yōu)，即平均IPC之和最大；另一個是采用控制理論中的離散控制器合成技術(shù)來自動、可靠的進(jìn)行控制部件的設(shè)計。

應(yīng)用在線調(diào)度已經(jīng)被證明屬于NP完全問題，無法在多項式時間內(nèi)找到問題的最優(yōu)解。所以現(xiàn)有的解決NP完全問題的方法多是基于啟發(fā)式算法或者機器學(xué)習(xí)算法，然而這些方法對所設(shè)計的系統(tǒng)資源管理部件均缺少可靠性的支持，對于那些對可靠性要求比較高的場景，這類方法往往不被采用；而傳統(tǒng)形式化的設(shè)計方法雖然可以確?？煽啃裕瑓s往往需要經(jīng)歷一個對設(shè)計方案進(jìn)行手動建模和編碼、當(dāng)出錯時定位錯誤再進(jìn)行修正直至不再出錯為止的一個迭代過程。隨著問題規(guī)模的變大，使用這些方法進(jìn)行資源管理部件的設(shè)計將會變得艱難繁瑣，并面臨十分艱巨的工作量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于離散控制技術(shù)的處理核資源分配器的構(gòu)建方法，以期能為運行于異構(gòu)多核處理器上的應(yīng)用程序分配最適合的處理核資源，從而在實現(xiàn)總體性能最優(yōu)的同時，為處理核資源的分配和設(shè)計提供可靠性保證。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種基于離散控制技術(shù)的處理核資源分配器的構(gòu)建方法的特點是應(yīng)用于具有M種異構(gòu)結(jié)構(gòu)的N個片上處理核的異構(gòu)多核處理器上，并按照如下步驟進(jìn)行：

步驟A.初始時，根據(jù)所述異構(gòu)多核處理器上每種異構(gòu)結(jié)構(gòu)的片上處理核的個數(shù)和運行于所述異構(gòu)多核處理器上的所有應(yīng)用，得到所有應(yīng)用的執(zhí)行程序和初步的處理核分配方案；