【摘要】：隨著嵌入式系統(tǒng)處理器核數(shù)的增加,映射與調(diào)度成為軟件開發(fā)的關鍵.為了提升系統(tǒng)性能,需要格外關注映射與調(diào)度過程中的通信開銷.現(xiàn)有的粗粒度系統(tǒng)級或細粒度線程級通信優(yōu)化雖然能提升性能,但都各有缺陷.為此,提出了基于整數(shù)線性規(guī)劃的用于Simulink模型的多粒度通信優(yōu)化映射與調(diào)度策略,將不同粒度的通信優(yōu)化方法相結(jié)合,實現(xiàn)優(yōu)勢互補.實驗結(jié)果表明,該方法能有效提高系統(tǒng)的整體性能.
【圖文】：

的增加，如何最小化多核處理器的通信開銷成為其中最為關鍵的問題．針對通信開銷問題，一些文獻提出了映射與調(diào)度過程中降低通信開銷的方法．ＣＯＴＴＯＮ等［１］提出了通過多準則優(yōu)化找到多核處理器映射的帕累托最優(yōu)解，，使得多核處理器之間的通信開銷最小，同時保證負載平衡．ＦＥＲＲＡＮＤＩ等［２］針對映射與調(diào)度提出采用蟻群算法優(yōu)化系統(tǒng)性能．黃凱等［３］基于整數(shù)線性規(guī)劃（ＩＬＰ）提出的映射與調(diào)度策略定義了３層系統(tǒng)架構(gòu)，其中包含處理器內(nèi)部的通信優(yōu)化與處理器間的通信優(yōu)化．然而，從圖１（ａ）所示的系統(tǒng)層次看，以上方法僅在粗粒度通信優(yōu)化條件下起作用，且都是通過控制線程或者處理器之間的通信信道進行優(yōu)化，比如通過給各個處理器分配任務來減少占用的信道數(shù)量或減少每個信道的通信數(shù)據(jù)量．圖１粗粒度系統(tǒng)級對比細粒度線程級通信優(yōu)化Ｆｉｇ．１Ｃｏａｒｓｅ－ｇｒａｉｎｅｄｓｙｓｔｅｍｌｅｖｅｌｖｓ．ｆｉｎｅ－ｇｒａｉｎｅｄｔｈｒｅａｄｌｅｖｅｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ另外，文獻［４－５］提出線程層次的細粒度通信優(yōu)化，如圖１（ｂ）所示，主要通過對有依賴關系的線程之間通信任務的控制進行優(yōu)化，比如在一個線程的運算任務和通信發(fā)送任務執(zhí)行之前，提前執(zhí)行通信接收任務［４］，并合并有著相同源線程與目標線程的通信發(fā)送與接收任務．這些優(yōu)化手段均在一定程度上降低了信道的啟動與傳輸時間，但從全局來看，可能會影響系統(tǒng)的整體性能，因為這些優(yōu)化手段無法在全局分配通信，可能會引入更多的系統(tǒng)延遲．通過對比粗粒度與細粒度通信優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，粗粒度優(yōu)化可以全局分配通信得到最佳性能，但缺乏對信道的局部處理；而細粒度優(yōu)化能對信道進

用于映射與調(diào)度過程中．１背景介紹１．１建模功能模型能夠體現(xiàn)具體應用程序的并行性，并且容易轉(zhuǎn)化成如ＬＥＳＣＥＡ［６］所支持的多線程代碼．一些能夠建立功能模型的高級語言如ＫＰＮ（ＫｈａｎＰｒｏｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）［７］、ｄａｔａｆｌｏｗ［８］、Ｓｉｍｕｌｉｎｋ［９］已被用于系統(tǒng)定義與代碼生成．本文采用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型．Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型定義了目標系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)，文獻［７，１０－１１］描述了其具體細節(jié)．通常Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型包括圖２所示的３部分．圖２Ｓｉｍｕｌｉｎｋ體系架構(gòu)Ｆｉｇ．２ＡＳｉｍｕｌｉｎｋｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ·Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模塊（ｂｌｏｃｋ）代表一個包含輸入輸出的功能塊函數(shù)．比如用戶自定義函數(shù)（Ｓ－ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、離散時間延遲、預定義塊等運算操作．本實驗采用了如圖２所示的功能模塊，代表系統(tǒng)運行與收發(fā)消息的通信過程．·Ｓｉｍｕｌｉｎｋ鏈接（ｌｉｎｋ）是相關模塊之間一對多的鏈接，其中一個輸出端口與多個輸入端口相對應．如果一個鏈接從Ｆ０到Ｆ１，則稱Ｆ１依賴于Ｆ０，記作Ｆ０＿＞Ｆ１．對于一個從發(fā)送模塊Ｓ到接收模塊Ｒ的鏈接，稱之為通信向量，記作Ｓ＿＞Ｒ．·Ｓｉｍｕｌｉｎｋ子系統(tǒng)包含若干Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模塊、４３０浙江大學學報（理學版）第４４卷
【作者單位】： 南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司;浙江大學信息與電子工程學院;
【基金】：南方電網(wǎng)科學研究院“電力二次設備芯片研制方案研究項目”
【分類號】：TP332

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本文編號：2525192