基于多核处理器的关联任务并行感知调度算法

关联任务在多核处理器上并行调度所产生的通信时延,会对任务调度长度和处理器利用率造成负面影响,为了改善多核系统对关联任务的处理性能,针对关联任务在多核处理器上的调度特点,提出一种并行感知调度算法.计算各任务与终点间的最长路径值,按照该值的降序来分配任务调度次序,在分配处理器内核时兼顾关联度和任务最早可执行时间,设置最佳匹...     

基于同构多核处理器的任务调度

随着现代应用对计算机性能要求的提高,计算机主频不断提升。由于功耗和半导体工艺的限制,仅靠提高单核主频难以继续维持“摩尔定律”,同构多核处理器（Homogeneous Multi-core）应运而生。在同构多核处理器的支持下,一个芯片汇集多个地位对等、结构相同的通用处理器核,以最小的代价满足了提高系统性能、负载均衡、处理器容错的需要。并行体系结构需要结合与之适应的软件实现性能效益的倍增。本文从操作系统层面,针对处理器结构的变化,研究并实现多核任务调度。系统采用混合调度策略,簇间独立调度,簇内统一调度。从调度模式、调度算法、分配算法、调度时机等方面详细分析了多核调度的原理和实现机制。最后通过模拟实验证明功能正确性及算法可调度性。     

面向同构多核处理器的节能任务调度方法

对于运行在同构多核处理器上的周期性硬实时任务,设计了一个基于动态电压调节的节能调度方法。该方法首先将计算任务按照周期数降序排序并基于计算任务调度长度最短的原则安排任务映射。然后将各个处理核上具有最小通讯时间的计算任务设置为最后执行的计算任务而其它计算任务顺序保持不变。在初始映射中所有计算任务都被分配最高频率的情况下,每个处理核上的计算任务在执行时间扩展过程中确定最佳的计算任务顺序。基于 Intel PXA270的功耗模型,以几个随机任务集作实验。结果表明提出的方法能够有效地降低多核处理器的能量。     

一种改进的基于任务复制的多核调度算法

在多核系统中,任务调度是决定系统性能的关键因素之一。为优化任务调度,基于一些典型的任务调度算法（如PPA,徐成提出的算法等）,提出了一种新的任务调度算法。该算法一方面合理确定前驱任务复制的先后顺序,而且进行两个阶段的复制,从而可以复制更多的前驱任务以减少调度长度和处理器上空余时间;另一方面,通过去除不影响任务系统调度长度的冗余簇,然后进行簇之间的合并,以减少处理机的数目和调度长度。实验表明,改进后的算法在任务调度的性能上优于典型算法。     

面向多核处理器系统的Cache感知调度算法

Cache空间的不公平使用和争用直接影响系统的整体性能,现有Linux操作系统的默认调度算法不能感知程序的行为,包括访问cache的失效次数,不了解线程之间访存模式和频度上可能存在的差异,因而无法做出更加合理的调度.本文提出并在Linux环境下实现了一种Cache感知的调度算法CAS,通过监测每个任务每千条指令的共享cache失效次数,把cache失效次数相近的任务聚合到同一个核上,使得cache失效次数差异较大的任务运行在不同的核上,避免了cache失效次数都很大的任务在不同的核上同时运行,从而减小了cache空间的不公平使用和争用.实验表明,CAS算法在大多数情况下,减少了整个负载的共享cache失效次数,提高系统的平均吞吐量约5％左右.     

基于多核处理器系统多维限制的节能实时调度

介绍了多核处理器系统所面对的处理器实际限制、抢占调度实际限制和并行任务模型实际限制等多维限制挑战, 主要针对处理器开销模型、有限抢占模型和复杂并行任务模型等方面, 深入探讨了基于系统实际多维模型的多核节能实时调度研究, 为促进多核处理器系统在实时嵌入式领域的应用提供理论和技术参考.     

多核嵌入式系统总线冲突避免的节能调度综述

在多核嵌入式系统中,避免总线冲突并在时间限制下调度通信任务和计算任务来降低能量消耗是非常重要的,有效节能调度可以避免总线冲突并在时间限制下实现有效节能。由于任务的粒度、优先级、通信任务和计算任务的协同调度对此类算法的节能有着重要影响,概述了这三个方面的研究现状,指出总线冲突避免的节能调度算法设计中有待解决的问题,并给出了多核嵌入式系统总线冲突避免的节能调度算法的发展方向。     

一种面向非对称多核处理器的综合性调度算法

在非对称多核处理器上进行任务调度时,现有的操作系统调度器没有考虑其非对称性.针对单一指令集非对称多核处理器上的操作系统调度问题,首先建立线性规划模型,分析各种因素,得出行为匹配、减少迁移和负载均衡的调度原则.然后,基于调度原则提出一种综合性调度算法.该算法包括两个部分:1) 集成负载表征,提出集成行为的概念,全面衡量任务的整体性和阶段性行为;2) 基于集成行为的调度算法,有效开发非对称多核处理器的特性,能够保证各核心负载均衡,同时可以避免不必要的任务迁移.另外,该算法通过参数调整机制实现了算法的通用性.该算法是一种综合处理任务的整体性和阶段性行为,并具备通用性的调度算法.实际平台上的实验结果表明,该算法可通用于多种环境,且性能比其他对应算法提高6%～22%.     

多核系统中基于Global EDF 的在线节能实时调度算法

随着多核系统能耗问题日益突出,在满足时间约束条件下降低系统能耗成为多核实时节能调度研究中亟待解决的问题之一.现有研究成果基于事先已知实时任务属性的假设,而实际应用中,只有当任务到达之后才能够获得其属性.为此,针对一般任务模型,不基于任何先验知识提出一种多核系统中基于Global EDF在线节能硬实时任务调度算法,通过引入速度调节因子,利用松弛时间,结合动态功耗管理和动态电压/频率调节技术,降低多核系统中任务的执行速度,达到实时约束与能耗节余之间的合理折衷.所提出的算法仅在上下文切换和任务完成时进行动态电压/频率调节,计算复杂度小,易于在实时操作系统中实现.实验结果表明,该算法适用于不同类型的片上动态电压/频率调节技术,节能效果始终优于Global EDF算法,最多可节能15％～20％,最少可节能5％～10％.     

面向可重构系统的负载均衡低能耗调度算法

主要研究了基于多FPGAs部件的可重构系统高能耗问题。首先,对多FPGAs部件可重构系统的特征进行了建模,包括重构端口受限、资源受限及通信开销等建立了问题模型;接着,基于概率论与统计学的离散方差理论,采用负载均衡思想设计和实现了一种低能耗调度算法MLB。它的原理是通过计算各个FPGA部件的总能耗方差来引导负载的均衡分配。最后,通过模拟仿真实验,将提出的MLB算法分别与贪心算法和最新研究MFIT算法进行了比较,结果表明提出的算法复杂度低、运行速度快,不仅多节约了15%的能量,而且缩短了最大完成时间。     

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。     

基于多核处理器并行系统的任务调度算法

针对多核处理器并行系统的特点,提出了相应的任务调度算法,该算法在任务调度之前加入了任务分配技术,通过合理的任务分配,可有效减少多个处理器间的通信开销,使任务调度效率更佳.仿真实现了该算法,并通过实验数据证明了该算法的优越性.     

基于粒子群优化算法的多核处理器任务调度研究

针对多核处理器在调度多个任务时效率不高的问题,提出了一种基于粒子群优化算法的嵌入式多核多线程系统任务调度算法,用来找寻任务调度过程中的最优解,以求取任务的最短完成时间。在算法中通过针对多核多线程任务模型而选择粒子群算法的适应度函数,综合利用局部最优极值和全局最优极值的优势,优化了粒子群算法中存在的过早收敛问题,使算法具有较高的收敛效率。实验结果表明,与基于遗传算法的多核多线程任务调度算法相比,该算法能更快的找到最优解。     

改进松鼠搜索算法求解分布式节能柔性调度

为了优化同时考虑最大完工时间和机器能耗的双目标分布式柔性作业车间调度问题,提出了一种改进的多目标松鼠搜索算法。引入了基于升序排列规则的转换机制,实现了松鼠位置向量与调度解之间的转换,并针对机器空闲时间设计了从半主动到主动的解码策略。针对不同优化目标设计了三种种群初始化策略。同时提出了动态捕食者策略来更好地协调算法的全局探索和局部开发能力。设计了四种领域搜索策略用于增加种群多样。20个实例上的实验结果验证了改进后的算法求得解的质量和多样性更好,从而证明了其可有效求解分布式节能柔性调度问题。     

异构多核计算系统的Codelet任务调度策略

Codelet数据流计算模型在处理大规模并行计算任务时效果显著,但该模型目前缺少在异构多核环境中的任务调度策略。因此,提出了一种在异构多核环境下基于蚁群算法的Codelet任务调度策略。该调度策略将启发式算法与蚁群算法相融合,在发挥各自优势的同时克服了启发式算法不能得出最优解的缺陷以及蚁群算法初始信息匮乏的问题。实验结果表明,智能蚁群任务调度策略相比Codelet运行时系统中原生的动态调度和静态调度策略具有更高的执行效率。     

基于双层优先级的中继卫星系统任务调度算法

中继卫星系统在天基信息网中起着桥梁的作用。为充分利用卫星资源以提供快速可靠的数据中继服务,需要对高价值、高紧迫性的任务开展调度方法研究。首先,在分析中继卫星系统任务与资源的基础上,建立了多任务、多资源的调度模型。而后,提出了任务调度优先级和时间窗口选择优先级模型,并在此基础上提出了一种基于双层优先级的中继卫星系统调度算法。最后,根据算法在仿真算例中的应用可见：相比对照算法,基于双层优先级的调度算法更有利于满足高价值、高紧迫性任务的执行条件,从而提高了任务成功率和调度综合收益。     

基于指标体系的网格调度算法研究与实现

提出了以代价(Cost)为核心的网格任务调度指标体系,该指标体系在网格用户的QoS需求与网格系统的负载均衡性、系统可靠性与可用性,以及资源拥有者的利益之间建立了一个平衡点。由网格监控统计和计算可获得指标体系的各项指标值,根据基于网格系统与网格用户的需求所制定的指标筛选策略确定网格任务调度原则。以此为基础设计与实现了一套可满足不同网格系统与网格用户需求的算法,通过网格模拟器实验和实际网格应用验证了算法在实际网格环境中的有效性和易用性。     

基于任务图的并行调度MEWFM算法

随着多核处理器体系结构在计算机领域的广泛应用,如何合理地对计算任务进行调度成为人们广泛讨论的问题。目前已经有针对多处理器的任务调度算法,但是这些算法在执行时要经过多次迭代,执行效率比较低。提出一种改进的波前调度算法MEWFM,它是一种执行时间短,加速比接近处理器核数的一种算法。这种算法主要包括任务图分层,层内调度和误差下降调度三个子算法。详细分析了这些算法的特点和执行流程。实验评测表明,算法在多处理器环境下的任务调度方面具有执行速度快,性能高等优势。