[发明专利]一种面向异构MPSoC系统的热感知及低能耗任务调度方法

说明书

本发明公开了一种面向异构MPSoC系统的热感知及低能耗任务调度方法，包括以下步骤：将支持多个频率的异构多处理器转换为仅支持一个固定频率的虚拟多处理器模型；使用启发式算法将具有依赖关系的任务分配到虚拟处理器上；计算当前任务分配下系统的峰值温度；计算当前任务分配下任务的完成时间；验证此次任务分配是否满足时间和任务依赖关系的约束条件；更新未分配任务队列、已分配到每个虚拟处理器的任务队列以及每个虚拟处理器的任务执行时间。本发明在任务截至期限、任务优先级和芯片峰值温度的约束下，通过热感知节能调度算法来优化系统能耗，该算法确定分配给每个处理器的任务和每个任务的工作频率，可以有效地计算出低能耗的任务调度解决方案。

技术领域

本发明涉及嵌入式系统任务调度方法，尤其涉及一种综合考虑到任务截至期限、任务优先级和芯片峰值温度的任务调度方案，具体地说是一种在支持多个频率的异构MPSoC系统中降低处理器能耗的任务调度方法。

背景技术

随着对高性能计算的需求和硬件性能的不断增加，多处理器的能耗也在不断增加，这会影响电池容量有限的便携式设备的使用寿命。同时，性能的提升使得多处理器中的晶体管的集成度急剧上升，这增加了芯片的功率密度，从而提高了芯片温度。这种高温会通过电迁移，电介质击穿，热循环等方式加速多处理器的磨损，从而降低系统的可靠性。而由于温度的升高，泄漏功率也随之升高，这反过来会增加芯片温度，并导致封装成本和冷却成本的增加。因此，能量消耗和芯片温度的增加可能会导致严重的经济，生态和技术问题，在温度限制下最小化能量消耗是可持续计算系统设计中的一个迫切研究问题。

由于较好的性能和较低的能量消耗，异构多处理器在各种可持续计算系统中被广泛采用。因此本发明关注异构实时MPSoC系统的温度感知节能任务调度问题。

发明内容

本发明目的提出了一种任务调度方法，在任务截至期限、任务优先级和芯片峰值温度限制下进行任务分配和频率选择以最大限度地减少MPSoC系统所消耗的能量。在任务分配过程中，先将支持多个频率的多处理器模型转换为仅支持一个固定频率级别的虚拟多处理器模型以简化调度复杂度，然后使用启发式算法分配任务以最小化能量消耗，该分配结果即是符合系统约束条件的能量消耗最小化的任务调度。

本发明的目的是这样实现的：一种面向异构MPSoC系统的热感知及低能耗任务调度方法，其特点包括以下步骤：

步骤1：将支持多个频率的异构多处理器转换为仅支持一个固定频率的虚拟多处理器模型，从而减少优化的一个维度；

步骤2：使用启发式算法将具有依赖关系的任务分配到虚拟处理器上；

步骤3：计算当前任务分配下系统的峰值温度；

步骤4：计算当前任务分配下该任务的完成时间；

步骤5：验证此次任务分配是否满足任务截至期限、任务依赖关系以及系统峰值温度的约束条件，若不满足则结束本次任务调度并转步骤二，若满足则对任务进行调度并转步骤六；

步骤6：更新未分配任务队列、已分配到每个虚拟处理器的任务队列以及每个虚拟处理器的任务执行时间；

步骤7：分配结束。

其所述步骤1具体包括：

步骤A1：表示出MPSoC系统中M个处理器的所有频率：

P＝{P₁,P₂,…,P_M}

其中：P为所有处理器的集合，M为处理器的个数，P_M为第M个处理器，为处理器P_M的第x_M种功耗参数，集合a包含了MPSoC系统中所有处理器的所有功耗参数；