[發明專利]嵌入式可重構異構測定方法、系統、存儲介質、處理器

在審

• 申請號: 202010323642.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111694789A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 楊鵬飛;吳自力;呂文凱;黨佳樂;張璐璐;舒潔瓊;張鶴于;王振翼;張昊
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78;G06F11/22;G06F16/27
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 李霞

本發明屬于可重構計算技術領域，公開了一種嵌入式可重構異構測定方法、系統、存儲介質、處理器，將多個分布式的、承載各種異構計算資源的嵌入式計算板卡的計算能力進行集中，構建任務驅動的可重構異構計算平臺；利用動態集群構建的方式統一管理集群的任務及異構計算資源，利用虛擬化技術構建可重構的虛擬計算環境。本發明構建具有資源自組織協同和統一化管理能力、可重構計算環境的異構計算平臺。用戶接口層中的Web可視化模塊為用戶提供交互接口，其中的安全機制對用戶級別進行多重劃分，為多種用戶的接入和授權提供保證；使用圖形化界面完成任務、資源、用戶等管理，降低用戶的使用復雜度并提供任務負載均衡的能力。

技術領域

本發明屬于可重構計算技術領域，尤其涉及一種嵌入式可重構異構測定方法、系統、存儲介質、處理器。

背景技術

目前，為了應對計算多元化的需求，傳統的基于CPU的通用計算體系已無法滿足人工智能等對高計算能力的需求，越來越多的場景開始引入GPU、FPGA等硬件進行加速，異構計算應運而生。異構計算(Heterogeneous Computing)是指使用不同類型指令集和體系架構的計算單元組成的計算系統。異構計算是性能、成本和功耗均衡的技術，在計算任務并行性基礎上，將任務分配到最適合執行它的計算資源上加以執行，使計算任務總的執行時間最小，達到性能和成本的最優化。由于專用處理器芯片集成度低、設計周期長、計算能力弱、靈活性差，無法滿足新技術發展需求。可重構計算能夠對計算機硬件結構進行升級或修改，從而更好的滿足靈活多變的任務需求。可重構計算相關技術快速發展，呈現出架構共融、資源共用、協同處理的發展趨勢和技術要求，但單個計算節點有效載荷有限，計算能力有限，任務處理易達到其載荷性能極限，影響任務處理效率，因此有必要將獨立載荷通過有效方式互聯形成更大規模、更高計算能力的計算平臺，較好的解決載荷計算瓶頸問題。

由于可重構計算概念的提出是針對于硬件層面，解決專用集成電路開發周期長、靈活性差的缺陷，所以更多的研究仍集中在可重構邏輯器件、系統硬件性能提升，較少的考慮平臺級架構以及系統管理軟件與調度策略對系統性能的提升，從而忽略了在系統級的管理調度以及在軟件層面的可重構計算對系統性能的提升。而可重構計算要發揮效能優勢，可重構硬件是基礎，平臺架構是關鍵，資源、通信和架構的自組織協同和動態自演化理論與技術是核心，信息快速存儲與檢索是提升平臺效能的有效途徑，有必要對其涉及內容展開深入研究。此外，對于任務驅動模型，從任務接入到任務執行完成的過程中，涉及到故障的自動檢測、計算節點的自動切換以及任務的自動恢復等問題。為保證任務持續高效的執行，計算平臺的高可用性是必要的。因此，急需一種任務驅動的、異構資源可自組織協同和統一化管理的、高可用的可重構異構計算平臺。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)目前單個計算節點有效載荷有限，計算能力有限，任務處理易達到其載荷性能極限，影響任務處理效率。

(2)目前關于可重構計算的研究，更多的仍集中在系統硬件性能提升的研究，較少的考慮平臺級架構以及系統管理軟件與調度策略對系統性能的提升。

解決以上問題及缺陷的難度為：

由嵌入式計算節點構建的嵌入式計算平臺在物理上呈現出分布式、異構等特點，利用節點間通信技術實現資源自組織協同和統一化管理是集群構建的基礎；計算平臺不再強依賴于主控制節點，如何保證主控制節點故障時平臺的高可用性是平臺構建的關鍵；單個計算節點上的任務執行存在單點故障的風險，如何在平臺層面保證任務執行的高可用性是研究的重點。

解決以上問題及缺陷的意義為：

解決了以上問題及缺陷，多個嵌入式計算節點可以依靠通信技術級聯在一起，實現異構資源的自組織協同和統一化管理；集群對主控制節點不再強依賴，同時保證故障節點上任務的自動遷移，構建“無中心”、高性能、高可用的嵌入式計算平臺，提供任務驅動的、可重構的計算環境。

發明內容