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片上多核处理器MPSoC(multi-processor system-on-chip)把多个处理核心集成到一个芯片中,通过这些处理核心的并行工作提高系统性能,以满足日益增长的功能及性能需求[1]。其中,异构MPSoC中的处理器核心具有不同结构、地位、功耗及运算能力,大幅度增强了信息处理能力。在实际应用中,任务调度算法的优劣直接影响异构MPSoC系统的利用率[2],是被广泛关注的研究热点。
目前,针对复杂任务的调度技术主要有随机搜索调度技术和启发式调度技术[3-4]。随机搜索调度技术如遗传算法[5-6]、模拟退火算法[7]等,随着任务数和核数量的增加,搜索开销和计算复杂度呈非线性增长,收敛速度急剧下降。而启发式调度技术因设计简单且能够获得较好的次优解,获得更多研究者的青睐,涌现出大量研究成果,如:对任务进行分簇的边消除算法[8];为了减小通信依赖而对前驱任务进行复制的任务复制算法[9];根据任务属性构造任务列表以依次调度任务的最早截止时间优先算法[10]、关键路径算法[11]、优先级调度算法[12]等。但是在任务间依赖关系复杂、异构处理器核性能差异较大的情况下,以上算法灵活性较差,且存在处理器负载不均的问题。为此,研究人员在考虑核异构性的基础上,应用启发式调度技术以获得更好的调度性能。HEFT(heterogeneous earliest-finish-time)算法[13]将EDF算法应用于异构环境,是异构环境下很多其他调度模型的基础,但缺乏处理系统过载的能力。文献[14]提出的PLTSF(probably lag time shortest first)算法,通过复制fork节点将具有复杂依赖关系的任务转化为多个相互独立的并行任务树,再动态地计算任务树优先级,根据优先级将任务分配到处理器核上,但该算法每次只选择一个任务进行映射,效率较低。
本文提出了一种具备负载感知能力的异构MPSoC任务调度算法LATS(load-aware task scheduling),依据任务计算开销和任务间通信负载,将具有依赖关系的任务集划分为并行任务子集,在考虑处理器核负载状态的前提下,根据赋权二部图的最大权匹配将多个任务子集优化调度到适载处理器核上,提高了待调度任务集的总执行效率。仿真实验及结果表明,本文提出的算法在负载感知的基础上,有效降低了任务集的调度长度,提高了处理器核利用率。
A Load-Aware Task Scheduling Algorithm on Heterogeneous MPSoC
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.06.017
- Received Date: 2016-04-21
- Rev Recd Date: 2016-07-15
- Publish Date: 2017-12-15
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Key words:
- heterogeneous MPSoC /
- load-aware /
- tasks dispatch /
- tasks divide
Abstract: The performance of task scheduling algorithm on heterogeneous MPSoC is affected by heterogeneous cores, run-time load and tasks dependencies. A novel load-aware task scheduling algorithm is proposed on heterogeneous MPSoC, which divides task-set into task-subsets based on tasks dependencies, computation overhead and communication overhead. In considering the core's load state, task-subsets are dispatched to appropriate cores by maximum weight matching of weighted bipartite graph, which improves the overall efficiency of task-set. Simulation results show that the proposed algorithm can reduce the length of task-set scheduling and improve the utilization of cores.
Citation: | XIE Ying, WU Jin-zhao, DING Xu-yang, ZHANG Hui. A Load-Aware Task Scheduling Algorithm on Heterogeneous MPSoC[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2017, 46(6): 890-895. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.06.017 |