基于GSLF-SSA的异构多核处理器任务调度

为了提高异构多核处理器平台的计算性能,从任务调度的角度出发,提出了一种使用黄金正弦和莱维飞行机制改进的麻雀搜索算法(Fusion of Golden Sinusoidal and Levy Flight in Sparrow Search Algorithm,GSLF-SSA)来优化异构多核处理器的任务调度。通过对异构任务调度的分析,将异构任务建模为DAG(Directed Acyclic Graph)任务模型,通过对其优先级进行随机编码分配,实现了GSLF-SSA算法求解域从连续到离散的映射,使该算法更能适用于异构多核任务调度之中。将DAG任务的最优调度长度作为算法的适应度值进行迭代寻优,通过与目前应用广泛的麻雀搜索算法(SSA)、混合式任务调度算法(IHSSA)、人工蜂群算法(ABC)等多种启发式算法在异构任务调度环境下的实验对比表明,GSLF-SSA能获得更优的调度长度与更短的调度执行时间。

一种基于ZYNQ的异构多核处理器之间的通信方法

随着嵌入式技术的发展以及信号处理技术的发展,测控系统在跟踪、遥测、测距、遥控等任务中,对系统的计算能力以及数据的分发速率等方面的要求越来越高,数据的通信效率已然成为整个测控系统性能的关键性指标之一。异构多核处理器作为一种特殊的处理器架构,它结合了不同类型的处理器,以此提供了更高的计算性能,被越来越多的应用到嵌入式测控系统中。

一种基于异构多核处理器的共享内存设计

随着集成电路技术的日趋复杂化,嵌入式技术实现了从单核向多核的发展,在航空、航天、汽车等领域中,非对称多核处理器已成为现今主流的异构多核处理器架构。非对称多核处理器采用不同类型和不同核心数量的处理器单元,多个处理器运行各自的独立应用程序且相互之间隔离。为了充分发挥异构处理器的多核特性,针对非对称多核处理器不同核部署不同应用,多核之间的通信技术非常关键,因此设计了一种基于异构多核处理器的共享内存实现核间的数据交互,并在实际工程实践中验证了该方法的实用性。

基于麻雀搜索算法的异构多核处理器任务调度

为满足应用程序的多样性需求,提高异构多核环境下的任务调度效率,基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA),提出一种新的异构多核处理器任务调度算法。该问题是以执行任务完成的时间最短为目标,并使用SSA对其优化。根据任务优先权规则,设计任务分配编码方案,将麻雀搜索空间映射到离散空间,使麻雀搜索算法更能适用于离散的异构多核任务调度问题研究上。实验表明,SSA寻优能力强、收敛速度快、性能好。与目前应用广泛的GA和IPSO相比较,其执行时间分别缩短21.48%和17.52%。在异构多核处理器任务调度领域中具有良好的研究意义,应用前景十分广泛。

异构多核处理器多发射动态调度技术研究

随着多核处理器片上集成核数的不断增多,并行任务的调度能力越来越成为制约性能提升的关键因素。文章设计一种面向异构多核计算系统的动态任务调度控制器,主要实现动态监控处理单元的负载情况、动态任务唤醒、乱序任务发射、任务写回安全管理等功能;研究一种降低计算任务结果数据回写双倍数据速率(double data rate,DDR)外存储器次数的方法,大幅节省了访存开销,进一步提升了计算性能。仿真及性能测试显示,在典型应用场景下,与已有的无动态调度功能的任务发射控制器相比,实现了显示并行化编程向任务并行的自动化控制过渡,编程友好度显著提高,在不同类型的测试案例中,分别提升了11.3%~37.9%的计算性能。

基于机器学习的异构多核处理器系统在线映射方法

异构多核处理器(HMPs)平台已成为现代嵌入式系统的主流解决方案,其中在线映射或调度对充分发挥其高性能和低功耗的优势起着至关重要的作用。针对HMPs的应用任务动态映射问题,提出了一种基于机器学习预测模型的在线映射调度解决方案。一方面,构建了一个可以快速高效地预测和评估不同映射方案性能的机器学习模型,为在线调度提供支持;另一方面,将该机器学习模型整合到遗传算法中以高效地找到(接近)最优的资源分配方案。最后,通过一个M-JPEG解码器验证了所提方法的有效性。实验结果表明,该方法的平均执行时间相较于常见的轮询调度和抽样调度方法分别降低了28%和19%左右。

基于异构多核处理器的嵌入式数控系统研究

针对传统嵌入式数控系统性能差、可扩展性差、人机界面不友好等特点,结合异构多核技术和现场总线技术的优点,提出并开发了一种基于异构处理器和现场总线技术的嵌入式数控系统。该数控系统运行在异构多核处理器之上,通过在不同的处理器核心上同时运行通用系统和实时系统,采用静态划分的方式将数控系统内部的任务分配到不同的处理器核心上,使用现场总线技术实现嵌入式数控系统与伺服电机之间的连接,简化数控系统与伺服驱动器之间的连线。实验证明,开发的数控系统具有良好的实时性和扩展性,验证了设计的合理性。

一种异构多核处理器的并行流存储结构

异构多核处理器可结合多种处理器体系结构的优势,既保留传统通用体系结构的灵活性,又拥有大量计算资源,可提供更高的峰值计算性能.YHFT64-3异构多核处理器中浮点处理部件18套,峰值计算能力强大,设计与之相匹配的存储系统是一项重大挑战.针对YHFT64-3处理器,本文提出了一种并行流层次存储结构,深入阐述了如何体现应用特点、支持并行数据流处理的存储系统的设计思想和方法,从多个层次实现对并行数据流的挖掘或捕获.测试结果表明,这种存储结构体现了应用特点,能够较好地发挥YHFT64-3处理器的性能,同频情况下(500MHz),YHFT64-3比YHFT64-2性能高2—3个数量级,与1.6GHz的Itanium2性能相当,但代价更低.

异构多核处理器体系结构设计研究

多核技术成为当今处理器发展的重要方向,异构多核处理器由于可将不同类型的计算任务分配到不同类型的处理器核上并行处理,从而为不同需求的应用提供更加灵活、高效的处理机制而成为当今研究的热点。本文从体系结构的角度探讨了异构多核处理器设计中的关键点,从内核结构、互连方式、存储系统、操作系统支持、测试与验证、动态电压调节等方面分析了异构多核处理器对体系结构设计带来的挑战。最后本文针对高性能应用和嵌入式实时应用分析了异构多核在这两种应用中的设计关键点,指出了高性能异构多核在性能提升、内核数量以及嵌入式异构多核在实时性、低能耗需求等方面的设计难点和研究方向。

高实时性异构多核处理器任务调度算法

在异构多核处理器条件下,Min-Min算法调度性能较好但在系统实时响应方面存在不足。最小空闲时间优先调度算法(LSF)、最早截止时间优先调度算法(EDF)和最大价值优先调度算法(HVF)虽然在系统任务调度响应实时性方面表现优异,但却不适用于异构多核处理器环境。为此,提出一种高实时性任务调度算法HRSA。在Min-Min调度算法的基础上融合LSF,EDF,HVF算法的调度策略,将任务能耗、任务完成价值和任务响应比相结合,在实现异构多核处理器任务动态调度的同时缩短系统对高实时性任务的响应时间。实验结果表明,相对于EDF算法和Min-Min算法,HRSA算法消耗单位能量所带来的价值较高,对高实时性任务处理的响应时间较短。

面向异构多核处理器的的循环分块

将OpenACC编程模型用于异构多核处理器时,由于异构多核处理器加速设备内存有限,操作大量数据的代码不能获得很好的加速。针对这一问题,在OpenACC中引入循环分块子句,对循环进行分块处理,使每个循环块使用的数据能够存储在设备内存中;提出面向异构多核处理器的循环分块子句生成算法,并在基于Open64的"源-源"自动并行化系统Auto-ACC中进行实现。测试结果表明,在异构多核处理器上,扩展的循环分块子句及所提生成算法能够对程序进行明显的加速。

异构多核处理器的任务调度算法

在研究Min-min、Max-min算法和Sufferage算法基础上,针对异构多核处理器的特点,提出一种任务静态调度算法——自适应分段Sufferage算法(Adaptive Segmented Sufferage,ASS)。该算法以最早完成时间和负载均衡为目标进行任务分配,先将任务分配分成两个阶段:在第一个阶段以最少完成时间作为分配原则进行分配,选择单位时间内节省时间最多的任务先分配;在第二个阶段以负载均衡为分配原则进行分配,选择执行时间大的任务先分配。然后选取不同调节参数,对任务进行多次重新分配,以最小的最大完成时间为最后分配结果,实现自适应调节。通过实验验证,该算法在实现最少完成时间的前提下能很好地达到负载均衡。

一种异构多核处理器嵌入式实时操作系统构架设计

由于异构多核处理器和多处理器系统及同构多核处理器的构架存在很大差别,应用于多处理器系统的分布式结构以及应用于同构多核系统的主从式结构操作系统不能解决异构多核处理器的实时调度和效率问题。对异构多核处理器的特点及发展趋势进行了研究,提出了一种适用异构多核处理器的多主模式实时操作系统构架。这种构架将通信总线中的多主模式引入多核操作系统构架中,采用对称式结构及组件模式设计操作系统模型,使多核处理器中每个内核都可以作为主核实现对资源、任务的实时管理,提高系统性能,同时可以解决主从式操作系统存在的由于处理器核增多而带来的主内核不能满足系统性能要求的瓶颈问题。通过这种单一构架模型可以进行灵活配置,以适应不同结构及功能要求的处理器内核,降低操作系统开发难度。

基于神经网络预测模型的异构多核处理器调度

为了提高异构多核处理器的性能和资源利用率,研究了优化异构多核处理器的程序调度方法。针对异构多核处理器的特点,提出了一种基于神经网络的低开销程序性能预测的调度模型。该调度模型根据程序固有特征预测各个程序在不同处理器核上的性能,然后根据性能预测找出程序与处理器核之间的最优匹配方案进行调度。试验证明,该调度模型对于异构多核处理器的性能和能效都取得了很好的提升效果,超过了现有的轮转调度、抽样调度和性能影响评估(PIE)调度。相比于轮转调度,该调度模型在处理器性能和能效上分别取得了13.64%和10.78%的提升。

基于二进制插桩的共享指令集异构多核处理器进程迁移方法

研究了异构多核处理器进程迁移的特点,针对目前解决共享指令集异构多核处理器异构多核间进程迁移方法存在效率、代价、兼容性或者可编程性上的不足,提出了一种基于二进制插桩的进程迁移方法,该方法能够充分利用共享指令集异构多核的优势,以很低的代价大大提升运行效率,并且无需修改源代码和编译系统,有良好的兼容性。在SPEC等测试程序上的实验数据表明,这种方法的效率为内核模拟的2.25倍。

基于改进的混洗蛙跳算法的异构多核处理器任务调度

针对异构多核环境下的任务调度问题,为充分发挥异构多核平台优势,提出一种基于改进的混洗蛙跳算法的异构多核处理器任务调度算法——ISFLA算法。ISFLA算法通过建立合适的个体编码方案和位置更新方法实现个体搜索空间到离散空间的映射,通过调整子群更新方法规避在离散空间下标准算法中子群更新易于停滞在最差值的情况,使得标准SFLA算法可以应用于异构多核环境下的任务调度问题。同时算法引入了遗传算法的交叉操作,通过将全局较优解群体的信息扩散到种群,增加了算法跳出局部极优值的能力,优化了算法的全局搜索能力。最后通过实验证明,对比常见的遗传算法,ISFLA算法具有更好的求解能力,可以提供更少执行时间的任务调度方案,具有较好的应用价值。

面向异构多核处理器的分块交叉数据传输

由于异构多核处理器中加速设备内存有限,在进行加速计算时往往需要把主存中的数据分块传输到设备内存。Open ACC现有的数据拷贝子句不支持数据的分块传输,为此对Open ACC的数据拷贝子句进行扩展,引入分块规则数组区域表示方式,用于实现数据的分块交叉传输。分块交叉传输能够使加速器所需数据精确地拷贝到其设备内存,提高了设备内存的利用率和减少了不必要的数据传输。并在基于Open64的"源-源"自动并行化系统autoACC中,实现了扩展数据拷贝子句的自动生成。测试结果表明,在异构多核处理器上,扩展的数据拷贝子句及提出的扩展数据拷贝子句生成方法是有效的,能够对程序进行有效加速。

一种基于异构多核处理器的小型综合化弹载计算机设计

随着智能化导弹的发展,对弹载计算机的小体积、低功耗、轻重量、高性能提出了更高的要求。分析了小型化弹载计算机的技术需求,提出一种基于异构多核处理器的综合化弹载计算机设计,采用系统制导控制一体化设计,外部接口标准化、模块化设计,提高了系统集成度,缩短了研制周期,降低了开发成本。经地面环境验证,能够满足弹载电子系统的研制要求,适用于小型化弹载电子系统。

基于异构多核处理器的媒体资源服务器

随着彩铃、IVR等多媒体增值业务需求的增加,电信网络中媒体资源服务器的多媒体并发处理能力逐渐成为这些增值业务发展的主要制约瓶颈。该文在分析媒体资源服务器特性的基础上,提出一种基于异构多核微处理器架构的媒体资源服务器的解决方案,探讨媒体资源服务器在该多核架构下的设计及媒体处理的性能优化,并进行相关测试。仿真测试结果表明,该设计可以获得高于现有通用处理器平台下媒体资源服务器2倍～4倍的性能表现。

异构多核处理器分支预测器研究与设计

为解决单核处理器时钟频率难以提高、处理器功耗逐渐增加等问题,文中提出了一种新型异构多核处理器的设计方案.该结构中增加了B-Cache结构和C-Core控制器,这种新型异构多核处理器避免了流水线因分支预测失误而flush,提高了整个处理器执行效率.