嵌入式多处理器系统混合调度机制的研究

通用高性能计算机需求不断增加,传统多处理系统得到了快速发展,但其成本和功耗也大幅攀升,以嵌入式系统构成群集替代传统平台成为未来焦点。讨论了一种成本低廉的嵌入式多处理器系统的基本结构与实现,利用平台特性实现了一种特殊MIMD结构,在集中式工作池的基础上能够支持混合调度机制以适应不同工作环境、任务条件需要。试验结果分析表明,该系统能够支持多种调度机制的混合调度策略,更能够较大幅度提升系统的运算能力。

多处理器系统的实时调度算法研究

调度算法是实时系统的关键技术,选取何种算法调度实时任务,这将直接影响着系统的实时响应能力。多处理器系统有局部调度和全局调度两类实时调度方法,以PFair公平调度为代表的全局调度是当前研究的热点。研究了典型局部调度EDF-FF算法和典型PFair公平调度PD^2算法,比较了多处理器系统采用PD^2算法相对于采用EDF-FF算法实现任务调度的优点,分析了由于任务频繁抢占和迁移,PD^2算法引起的时间消耗,估计并比较了PD^2算法和EDF-FF算法的时间消耗,最后得出结论:在共享内存的多处理器系统中,公平调度算法是实时任务调度的比较理想的选择。

基于总线共享架构的片上多处理器系统性能探索

采用SystemC建立了一个基于共享总线的MPSoC仿真平台,设计了3个实验分别用于建模3种典型应用(低计算/通讯比、高计算/通讯比和非独立任务),对系统性能进行了详细的调研。实验结果显示:处理器数≤6时,总线架构MPSoC体现出很高的效率,而处理器数=16几乎达到了总线架构MPSoC适用规模的极限;计算/通讯比对性能和规模有重要影响;流水线方案能略微缓解通讯状况。建议:处理器数≤6时,推荐采用总线方案;6<处理器数≤16时,总线方案是否合适由任务计算/通讯比决定;处理器数>16时,需要采用更高级的通讯方案。

HPI主机接口在多处理器系统中的应用

HPI是德州仪器公司在新一代、高性能DSP芯片上配置的与主机进行通信的主机接口。它可以实现与主机之间并行、高速的数据交换,构成多机系统。介绍了HPI在某多处理器系统中的应用,分析了构成多机系统的硬件要求以及HPI的优越性,详细介绍了HPI的特点及实现方法。

基于层次化总线的多处理器系统芯片设计与测试

在单个芯片上集成多个处理器以提高SoC的整体性能已成为下一代集成电路设计趋势。如何提高其中多个处理器之间的通讯效率则成为MPSoC的设计关键。传统SoC平台中多以单总线结构为主,随着SoC中IP数目的增加,通讯效率随之降低。基于MPSoC环境下,提出一种层次化总线结构:本地总线负责处理器与本地内存通讯;全局总线实现对全局设备的访问。两级总线通过总线桥连接。在RTL级设计了上述平台,以流水矩阵乘法为例研究其在不同工作负载下的加速比变化。实验结果表明,在四个处理器的情形下,循环次数为4次时加速比仅为2.2;随着循环次数增多,加速比可达3.2。

基于ADSP21062的多处理器系统在实时图像处理中的应用

从图像处理的实际需要出发介绍了 Analog Devices 公司生产的 ADSP21062 芯片;及基于ADSP21062 的多处理器系统的理论和实际系统结构。以实时复杂背景下寻找和跟踪特定的目标为系统任务,阐述了并行处理算法的思想和实际算法框架。

多处理器系统的在线节能调度算法

随着多处理器系统计算性能的提高,能耗管理已变得越来越重要,如何满足实时约束并有效降低能耗成为实时调度中的一个重要问题。基于多处理器计算系统,针对随机到达的任务,提出一种在线节能调度算法(OLEAS)。该算法在满足任务截止期限的前提下,尽量将任务调度到产生能耗最少的处理器,当某个任务在所有处理器上都不能满足截止期限要求时,则调整处理器之间的部分任务,使之尽量满足截止期限要求。同时,OLEAS尽量使单个处理器上的任务按平均电压/频率执行,以降低能耗,只有当新到任务不满足截止期限要求时,才逐个调高前面任务的电压/频率。模拟实验比较了OLEAS、最早完成时间优先(EFF)、最高电压节能(HVEA)、最低电压节能(LVEA)、贪心最小能耗(MEG)和最小能耗最小完成时间(ME-MC)的性能,结果表明OLEAS在满足任务截止期限和节省能耗方面具有明显的综合优势。

基于多处理器系统的超级指令任务调用实现

介绍了一种新型的超级指令任务调用方法,该任务调用方法基于单芯片多处理器架构,它由一个主处理器和三个从处理器构成;在该系统中,终端用户无需掌握应用领域中复杂的、底层的专业算法,这些算法可以由底层的算法工程师事先集成在各个从处理器中,而终端用户只需要对主处理器进行编程;当主处理器的应用程序需要调用某个算法程序的时候,只需要发送一条超级指令给相应的从处理器,该算法程序就可以由从处理器独立完成,这种任务调用方法大大简化了多处理器任务调用,提高了整个系统的并行工作能力。

实时多处理器系统的双优先级调度算法

针对同构多处理器系统提出一种基于双优先级的实时任务调度算法。对偶发任务进行接受测试,进一步提高了系统对偶发任务调度的成功率。模拟结果表明,当多核处理器系统利用率达到极限时,该算法依然能够在完成强实时周期任务的成功调度前提下,保证软实时周期任务和偶发任务具有较高的调度成功率。

基于TS201S的MQRD-SMI ADBF多处理器系统

为了解决在自适应波束形成系统中需要大量的矩阵运算而导致系统实时性能欠佳的问题,提出了一种并行性能较好的混合QR分解SMI算法(MQRD-SMI),给出算法易于DSP实现的一种高速Systolic阵结构,研制岀一种采用多片TS201S并行实现接收ADBF的实验系统.实验结果验证了算法和系统的有效性和实时性.

NoC架构片上多处理器系统性能探索

采用SystemC建模和仿真环境建立了一款NoC系统级仿真平台,设计了3个实验分别用于建模3种典型应用(低计算/通信比、高计算/通信比和非独立任务),以定量模拟的方法对NoC架构MPSoC性能进行了详细的调研,并将其结果与总线架构MPSoC进行了对比分析.实验结果显示:NoC系统加速比与处理器数目呈线性关系,不受规模的影响,而总线系统则明显受到处理器数目的限制;共享存储资源成为NoC系统性能提升的限制,但可以通过采用分布式存储策略得到解决,而总线系统却无法克服其共享总线通信瓶颈.因此,在系统规模较大(N>12)时推荐采用NoC体系结构.

异构多处理器系统的混合任务调度算法

针对实时异构系统的任务调度问题,提出了一种异构多处理器系统的混合实时任务调度算法。该算法采用带有非周期服务器的EDF(Earliest Deadline First)算法来调度单处理器上的任务集,可充分利用处理器的计算带宽。采用启发式搜索算法来进行任务的分配,以最大剩余计算带宽为搜索指标,可确保各处理器的负载尽量平衡。同时,对软实时任务引入QoS(Quality of Service)降级机制,可提高任务集的整体调度成功率。最后,对算法进行了仿真实验,仿真结果证明了算法的有效性。

一种面向多处理器系统的在线低功耗调度算法

针对当前多处理器系统中的散热瓶颈问题,基于处理器动态速度调节技术,提出了一种在线低功耗调度算法(PEQUI).PEQUI以动态均衡算法(EQUI)为基础,公平地分配处理器资源,依据处理器功耗与运行速度间存在非线性关系,以正比于系统任务数的方式调节处理器运行速度.与传统低功耗调度算法相比,PEQUI仅基于当前待调度任务的信息进行决策,决策参数少.以能量消耗与任务执行流时间为评价算法性能的指标,利用在线竞争分析方法证明了PEQUI算法与最优离线算法相比可达到常数竞争比(<10).模拟结果表明,PEQUI比最近到达处理器共享算法(LAPS)和恒速EQUI算法能更好地优化系统整体性能和能量消耗.在相同负载情况下,与LAPS相比,PEQUI在降低功耗的同时系统平均运行时间也降低了近7%.

双端口RAM在多处理器系统的应用研究

作者依据信号处理任务的特点，采用模块化设计方法，实现了一个由１４片处理器构成的多处理器系统［１］。本文着重论述用多端口ＳＲＡＭ进行该系统数据共享机制的设计。

实时多处理器系统中基于能量节约的动态调度算法

当前处理器由于较高的能量消耗,导致处理器热量散发的提高及系统可靠性的降低,已经成为目前计算机领域较为关心的问题.然而目前一些有效降低能量消耗的技术大多针对单处理器系统,较少考虑多处理器系统.本文提出的调度算法针对多处理器系统,以最短任务优先调度为基础,结合其它有效技术,如共享空闲时间回收等,使得实时任务在其截止期内完成的同时能够有效地减低整个系统的能量消耗.针对独立任务集及具有依赖关系的任务集,本文提出两种算法:STFBA1及STFBA2(Shortest Task First-Based Algorithm).与目前所知的有效算法相比,我们的算法具有更好的性能(调度长度及能量消耗).

一种声纳模拟器并行多处理器系统的设计与应用

介绍了用于某型声纳模拟器的并行多处理器系统 ,该系统以 TMS3 2 0 C3 0为基本处理单元 ,具有较强的并行处理能力 .文中给出了系统的硬件结构设计和软件开发方法 ,并给出了与其他多DSP系统的比较结果 ,证明了系统具有性价比高。

多处理器系统中的数据局部性及其优化技术研究

数据局部性是多处理器系统中的重要研究方向之一。结合该领域目前国内外研究现状和我们近一阶段的研究进展 ,讨论了多处理器系统中的数据局部性及其优化问题。针对现有局部性度量模型存在的不足 ,提出了一种增强的可用于层次式并行计算机体系结构的局部性度量模型。在静态和动态局部性优化技术方面 ,分别探讨了基于投影分层的数据变换框架和基于瞬时访问信息的动态页迁移策略 ,并展开了系列相关的讨论。另外 ,针对利用数据局部性时必须解决的一个关键问题———存储一致性问题 ,进行了深入的研究 ,提出了以操作系统为中心的线程存储一致性模型。

多处理器系统可靠性约束下的节能调度算法

针对多处理器系统中随机到达的任务,设计了可靠性约束下的节能调度算法(ESACR)。该算法在满足任务截止期限的前提下选择一个预计产生能耗最小的处理器以节能,在单个处理器上运用最早截止期限优先策略进行调度并尽量使各个任务的执行电压/频率均衡,当新到任务在处理器上不能满足截止期限要求时则逐个调高前面未执行任务的电压/频率。同时,为保证系统的可靠性,ESACR给正在执行的任务预留错误恢复时间以保证当发生瞬时错误时该任务能被恢复。实验结果表明,与最高电压节能调度(HVEA)、最小能耗最小完成时间调度(ME-MC)、最早完成时间优先调度(EFF)相比,ESACR在保证系统可靠性的前提下节能效果最好。

基于NiosII的SOPC多处理器系统设计方法

详细地阐述基于NiosII和FPGA的多处理器系统的实现机制,讨论利用硬件互斥核实现多处理器资源共享的方法,并给出硬件设计的具体步骤以及软件设计、调试方法和关键技术;利用Altera公司提供的QuartusII、SOPC Builder和NiosII IDE等开发工具,通过一个3处理器系统设计实例,验证了设计方法的正确性,实现了3处理器对存储器资源的共享。

高速并行多处理器系统原理及方案

当前,计算机应用领域对计算机的运算处理速度要求越来越高,而提高单机系统的处理能力是有限的,同时系统成本也会很高。因此并行处理技术成为解决这一矛盾的有效方法之一。并行处理系统从硬件角度采看,基本可分为两类;基于低信道容量网络的多计算机系统。这类系统多用于各结点信息藕合比较小、实时性要求不高的松散藕合系统。另一类即是紧藕合的多处理器系统。本文介绍一种已工程实用化了的紧藕合实时多处理器系统。该系统为研究多处理系统的并行算法、任务的实时划分、调度管理等关键技术提供了一个良好的硬件平台及软件环境,该系统可广泛用于要求迭代速率非常高的实时控制与实时仿真系统。