一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法和基于此方法的任務(wù)遷移方法
【專利摘要】一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法和基于此方法的任務(wù)遷移方法，它涉及一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法和基于此方法的任務(wù)遷移方法。本發(fā)明要解決在NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)中任務(wù)遷移過程中任務(wù)遷移顛簸、系統(tǒng)運行時間開銷大和遷移通信距離開銷大的問題。本發(fā)明的任務(wù)遷移方法：根據(jù)基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法獲取重載節(jié)點列表、輕載節(jié)點列表；對節(jié)點列表中節(jié)點個數(shù)分析和獲得權(quán)重矩陣；計算重載節(jié)點列表中每個節(jié)點的n步長區(qū)域，滿足終止條件，得到候選輕載節(jié)點矩陣和步長矩陣；獲取加權(quán)后的步長矩陣；計算得到遷移通信距離最小化的配對組合；進行任務(wù)遷移。
【專利說明】—種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法和基于此方法的任務(wù)遷移方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法和基于此方法的任務(wù)遷移方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著芯片上集成的晶體管數(shù)量越來越多，在片上多核系統(tǒng)中集成的核數(shù)也越來越多，從幾個增加到幾十個、幾百個甚至幾千個，開始由多核進入到了眾核時代。然而，雖然多核系統(tǒng)或眾核系統(tǒng)帶來了處理能力上的提高，但是當多核系統(tǒng)中各個運算核上分配的負載多少不一致時，就會導(dǎo)致各個核上的功耗和溫度不一樣，產(chǎn)生熱點，嚴重時會燒毀芯片進而使整個芯片報廢，所以多核系統(tǒng)或眾核系統(tǒng)面臨著由于負載分布不均勻等原因而產(chǎn)生的功耗和熱量分布方面的挑戰(zhàn)。
[0003]無論是為了平衡系統(tǒng)的任務(wù)分布以降低功耗或者均衡系統(tǒng)的熱量分布，還是為了容錯的目的，一種有效的解決方法就是任務(wù)遷移。目前，任務(wù)遷移的方法已經(jīng)運用到了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計和多核片上系統(tǒng)中，用以解決以上挑戰(zhàn)引起的可靠性問題。但是，任務(wù)遷移解決產(chǎn)生的功耗和熱量問題的同時，也面臨著任務(wù)遷移顛簸、額外遷移通信開銷等諸多問題。任務(wù)遷移顛簸是指，當重載節(jié)點把其上多余的任務(wù)遷移到輕載節(jié)點上去后導(dǎo)致自身變成輕載節(jié)點或者不僅使自身變成輕載節(jié)點同時還使為目的節(jié)點的輕載節(jié)點變成重載節(jié)點，這就會導(dǎo)致遷移出去的任務(wù)量有可能又被再次遷移，這種現(xiàn)象就稱為任務(wù)遷移顛簸。
[0004]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員有必要去研究任務(wù)遷移過程中所引起的這些問題，從而提出行之有效的手段用以解決在任務(wù)遷移過程中任務(wù)遷移顛簸、系統(tǒng)運行時間開銷大和遷移通信距離開銷大的問題 。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決在NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)中任務(wù)遷移過程中任務(wù)遷移顛簸、系統(tǒng)運行時間開銷大和遷移通信距離開銷大的問題，而提供了一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法和基于此方法的任務(wù)遷移方法。
[0006]本發(fā)明基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法為，遷移的任務(wù)量Λ Load滿足下式，即可進行節(jié)點上的任務(wù)遷移:
【權(quán)利要求】
1.一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法,其特征在于基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法為，遷移的任務(wù)量Λ Load滿足下式，即可進行節(jié)點上的任務(wù)遷移:
2.一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法的任務(wù)遷移方法,其特征在于基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法的任務(wù)遷移方法，按下述方法實現(xiàn): 步驟一、獲取重載節(jié)點列表、輕載節(jié)點列表 根據(jù)負載判斷方法得到NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)中主控節(jié)點的重載節(jié)點列表、輕載節(jié)點列表; 步驟二、節(jié)點列表中節(jié)點個數(shù)分析和獲得權(quán)重矩陣 a、對步驟一中得到的重載節(jié)點列表和輕載節(jié)點列表中所含有的節(jié)點的個數(shù)進行判斷，根據(jù)重載節(jié)點列表中重載節(jié)點的個數(shù)和輕載節(jié)點列表中輕載節(jié)點的個數(shù)的比較可以分為三種情況: ①、重載節(jié)點列表中節(jié)點的個數(shù)大于輕載節(jié)點列表中節(jié)點的個數(shù)； ②、重載節(jié)點列表中節(jié)點的個數(shù)等于輕載節(jié)點列表中節(jié)點的個數(shù)； ③、重載節(jié)點列表中節(jié)點的個數(shù)小于輕載節(jié)點列表中節(jié)點的個數(shù)； (I)、若主控節(jié)點的查詢模塊對節(jié)點列表中節(jié)點個數(shù)分析的情況為①時，則將重載節(jié)點列表中的節(jié)點和輕載節(jié)點列表中的節(jié)點整體交換，即將原輕載節(jié)點列表中的輕載節(jié)點作為分析后得到的重載節(jié)點列表中的重載節(jié)點，將原重載節(jié)點列表中的重載節(jié)點作為分析后得到的輕載節(jié)點列表中的輕載節(jié)點； ⑵、若主控節(jié)點的查詢模塊對節(jié)點列表中節(jié)點個數(shù)分析的情況為②或③，則重載節(jié)點列表中的重載節(jié)點直接作為分析后得到的重載節(jié)點列表中的重載節(jié)點，輕載節(jié)點列表中的輕載節(jié)點直接作為分析后得到的輕載節(jié)點列表中的輕載節(jié)點； b、依據(jù)NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)中從節(jié)點運行的任務(wù)的相關(guān)性，得到權(quán)重矩陣； 步驟b中所述的任務(wù)的相關(guān)性是指不同從節(jié)點上任務(wù)之間數(shù)據(jù)通信頻繁程度，其中，所述的數(shù)據(jù)通信頻繁程度越強，權(quán)重矩陣中的權(quán)重值越大；當數(shù)據(jù)通信頻繁程度為O時，即不存在數(shù)據(jù)通信，則權(quán)重值為1，當數(shù)據(jù)通信頻繁程度不為O時，即存在數(shù)據(jù)通信則權(quán)重值都大于I ; 步驟三、獲得候選輕載節(jié)點矩陣和步長矩陣 對步驟二得到的重載節(jié)點列表中的每一個重載節(jié)點求其η步長區(qū)域,η從I開始,直到滿足終止條件為止，得到候選輕載節(jié)點矩陣和步長矩陣； 其中，所述的終止條件為:重載節(jié)點列表中每一個重載節(jié)點在其η步長區(qū)域內(nèi)都至少有一個與之對應(yīng)的候選輕載節(jié)點，若存在多個重載節(jié)點只有一個候選輕載節(jié)點與之對應(yīng)的情況，則必須保證此候選輕載節(jié)點被其重載節(jié)點所獨有； 所述的候選輕載節(jié)點矩陣的大小為rowX column ;所述的步長矩陣的大小為rowX column ;所述的row為步驟二中分析后得到的重載節(jié)點列表中重載節(jié)點的個數(shù),所述的column為步驟二中分析后得到的輕載節(jié)點列表中輕載節(jié)點的個數(shù)； 步驟四、獲取加權(quán)后的步長矩陣 采用步驟二得到的權(quán)重矩陣通過點乘的方式給步驟三得到的步長矩陣加權(quán)，得到加權(quán)后的步長矩陣； 其中，所述的加權(quán)后的步長矩陣的矩陣大小為rowX column ;所述的row為步驟二中分析后得到的重載節(jié)點列表中重載節(jié)點的個數(shù)，所 述的column為步驟二中分析后得到的輕載節(jié)點列表中輕載節(jié)點的個數(shù)； 所述的加權(quán)后的步長矩陣的第i行存儲的是步驟二得到的重載節(jié)點列表中節(jié)點號為i的重載節(jié)點到與之對應(yīng)的每個候選輕載節(jié)點加權(quán)后的步長； 步驟五、計算得到遷移通信距離最小化的配對組合 由步驟三得到的候選輕載節(jié)點矩陣可得到候選輕載節(jié)點組合，在依據(jù)步驟四得到的加權(quán)后的步長矩陣可得到與候選輕載節(jié)點組合相對應(yīng)的加權(quán)后的步長組合，在通過加權(quán)后的步長組合可得到任務(wù)遷移通信距離的總步長，從得到的所有任務(wù)的任務(wù)遷移的總步長中選取步長數(shù)最小的任務(wù)遷移的總步長，從而可以得到輕載節(jié)點組合，進而得到遷移通信距離最小化的重載節(jié)點和輕載節(jié)點的配對組合； 步驟六、任務(wù)遷移 NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)依據(jù)步驟五得到的遷移通信距離最小化的重載節(jié)點和輕載節(jié)點的配對組合進行任務(wù)遷移，即完成基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法的任務(wù)遷移方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法的任務(wù)遷移方法，其特征在于步驟一中所述的負載判斷方法為遷移的任務(wù)量Λ Load滿足下式，即可進行節(jié)點上的任務(wù)遷移:

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法的任務(wù)遷移方法，其特征在于步驟二 b中所述的權(quán)重矩陣的矩陣大小為rowX column ;其中，所述的row為步驟二中分析后得到的重載節(jié)點列表中重載節(jié)點的個數(shù)，所述的column為步驟二中分析后得到的輕載節(jié)點列表中輕載節(jié)點的個數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法的任務(wù)遷移方法，其特征在于步驟三中所述的步長區(qū)域的計算:計算步驟二分析后得到的重載節(jié)點列表中每個節(jié)點的η步長區(qū)域，方法如下: 選取節(jié)點號為i的重載節(jié)點，則節(jié)點號為i的重載節(jié)點的一步長節(jié)點號為i±l和i±N，而節(jié)點號為i±l和i±N的節(jié)點形成了節(jié)點號為i的重載節(jié)點的一步長區(qū)域； 節(jié)點號為i的重載節(jié)點的二步長節(jié)點號為一步長區(qū)域中的一步長節(jié)點號±1和一步長節(jié)點號土N，而節(jié)點號為一步長節(jié)點號± I和一步長節(jié)點號±N的節(jié)點形成了節(jié)點號為i的重載節(jié)點的二步長區(qū)域； 依次類推，節(jié)點號為i的重載節(jié)點的η步長區(qū)域由η-1步長區(qū)域中η-1步長節(jié)點號土 I和η-1步長節(jié)點號土N的節(jié)點形成；其中，所述的η≥2 ;Ν是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為MXN的片上多核同構(gòu)系統(tǒng)的列數(shù)，M是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為MXN片上多核同構(gòu)系統(tǒng)的行數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法的任務(wù)遷移方法，其特征在于步驟三中所述的候選輕載節(jié)點矩陣的第i行用以存儲步驟二中分析后得到的重載節(jié)點列表中節(jié)點號為i的重載節(jié)點，在滿足終止條件時，與之對應(yīng)的所有候選輕載節(jié)點的節(jié)點號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法的任務(wù)遷移方法，其特征在于所述的候選輕載節(jié)點是由步驟二中分析后得到的重載節(jié)點列表中重載節(jié)點在其η步長區(qū)域中包含的輕載節(jié)點組成；其中，所述的輕載節(jié)點為步驟二中所述的分析后得到的輕載節(jié)點列表中的輕載節(jié)點。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于NoC多核同構(gòu)系統(tǒng)的負載判斷方法的任務(wù)遷移方法，其特征在于步驟三中所述的步長矩陣的第i行第j列用以存儲步驟二中得到的重載節(jié)點列表中節(jié)點號為i的重載節(jié)點到與候選輕載節(jié)點矩陣中第i行第j列的輕載節(jié)點的步長數(shù)。
【文檔編號】G06F9/48GK103955404SQ201410120528
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】付方發(fā), 王進祥, 廖軍, 吳子旭, 蘇陽平 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)