CN102012838A - 采用启发式配置保留策略的实时可重构任务调度方法 - Google Patents

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张建辉
韩晓亚
王保进
伊鹏
汪斌强
黄万伟
王志明
李鹏
刘强
邬钧霆
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Abstract

本发明公开了一种采用启发式配置保留策略的实时可重构任务调度方法，在采用该调度方法的可重构系统中，调度器综合运用配置重用和预约调度，通过综合考虑可重构任务重复出现的概率和配置重用节省配置时间的相对长对，来决定配置是否保留，从而使保留的配置可以更多的减少部分实时可重构任务的配置过程，加快实时可重构任务的运行；同时通过预约调度，提高实时可重构任务调度的成功率。在资源管理方式上，将资源分为运行占用状态、保留占用状态和空闲状态，从而支持配置重用。在任务的布局方式上，针对任务在空白区域布局和空白区域与保留占用区域上布局采用不同的布局方法。本发明，节省了部分可重构任务的配置时间，加开了实时可重构任务的运行，降低了任务拒绝率。

Description

采用启发式配置保留策略的实时可重构任务调度方法
技术领域
本发明涉及可重构计算研究领域，特别涉及一种动态可重构任务调度方法。
背景技术
在嵌入式技术中，计算任务可以通过硬件来实现，也可以利用微处理器通过软件来实现。硬件实现快速、高效，但是一旦设计完成后，系统将难以更改。软件实现灵活，但是性能却不高。随着硬件技术的不断进步，可重构技术成为当前的研究热点之一。动态可重构技术由于其具有可编程性，因此填补了传统软件设计和硬件设计之间的鸿沟，兼顾了软件的灵活和硬件的性能优势，并成功应用到了神经网络、图像信息处理、路由交换等多个领域。
现有的可重构器件不仅提供了大量的可编程逻辑单元，并同时具备了部分可重构的能力，也就是在一部分逻辑单元正在运行的同时，可以对另一部分逻辑单元进行配置，而对正在运行的部分没有影响。部分可重构器件使得硬件任务能够以真正的动态多任务的方式执行，从而适应了系统的高性能和任务动态执行的需求，这也为操作系统提出了新的要求。为充分利用可重构硬件资源，提高开发效率，需要操作系统对硬件任务和可重构资源进行有效的管理。
现有的典型可重构任务处理系统中，如图1所示，调度器只负责任务的接收和维护已调度成功的任务；布局器是系统的核心，其负责对任务进行布局处理，并更新资源管理器的状态。在可重构任务的调度过程中，认为任务的配置时间是必不可少的，将可重构任务的配置时间看做运行时间的一部分，对可重构任务进行调度。
可重构任务必须在配置完成后方可运行，由于任务的配置时间相对与任务的运行时间较长，导致配置时间成为制约可重构系统广泛应用的一个重要因素。
重构系统在音频处理、图形处理、视频处理和网络等应用中经常会有一些实时可重构任务反复出现。对于反复出现的可重构任务,当任务运行完成后可以保留该任务的配置，在该任务下一次需要运行时，可以不需要配置，直接运行。通过配置重用减少部分实时可重构任务的配置过程，可加快实时可重构任务的运行，提高实时可重构任务调度的成功率和资源利用率。
发明内容
本发明是在实时可重构任务调度算法上进行了改进，提出了一种保留重用方法，具体是提供了一种采用启发式配置保留策略的实时可重构任务调度方法。
一种采用启发式配置保留策略的实时可重构任务调度方法，包括调度器，资源管理器，布局器，调度器中包括用于任务重复概率统计存储器、可重构任务重要性判断模块、配置重用模块和预约调度模块，调度器根据到达任务的重复概率和任务本身属性，判断该任务是否为重要任务，若为重要任务，则对该任务采用配置重用机制，保留该任务的配置等待被重用，若为非重要任务，则该任务进行布局配置或者预约布局配置，在其运行结束之后，其占用的可重构资源被收回，作为空白资源统一管理；资源管理器将资源分为运行占用状态、保留占用状态和空闲状态；当资源管理器将任务布局到空闲区域时，布局器采用Best Fit布局算法进行布局，当资源管理器将任务布局到空闲区域和保留占用区域合并的区域时，布局器按占用保留配置个数最少优先的原则进行布局。
调度器维护着预约任务队列PTQ（Planing Task Queue）、RTQ（Runing Task Queue）和RCQ(Reserved Configuration Queue), PTQ用于保存的是预约配置重用的任务和预约布局成功的任务;RTQ保存的是正在配置或运行的可重构任务；RCQ保存的可重构资源上保留的配置。
对于新到达的任务，该任务的配置时间为ci，运行时间为ei，从重复概率监视器中保存的该任务的重复概率；计算该任务相对配置时间长度，对于给定的门限值和，任务的重要性Si=(pi≥p0)∧(mi≥m0)，若，则是该任务为重要任务。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明将可重构任务分为两类，重要可重构和非重要可重构任务。在可重构系统结构上，调度器综合运用配置重用和预约调度，通过综合考虑可重构任务重复出现的概率和配置重用节省配置时间的相对长对，来决定配置是否保留，从而使保留的配置可以更多的减少部分实时可重构任务的配置过程，加快实时可重构任务的运行；同时通过预约调度，提高实时可重构任务调度的成功率。在资源管理方式上，将资源分为运行占用状态、保留占用状态和空闲状态，从而支持配置重用。
附图说明
图1传统可重构任务调度系统结构图；
图2是采用启发式配置保留策略的实时可重构任务调度系统结构图。
具体实施方式
用于接收任务，对于新到达的任务，该任务对应的配置时间为ci ,运行时间为ei，截止时间为di，运行完成时间fi。为从重复概率监视器中保存的该任务的重复概率；计算该任务相对配置时间长度，对于给定的门限值和，任务的重要性，若，则是该任务为重要任务。对于重要任务，调度执行以下步骤：
步骤1：判断可重构资源上是否存在保留的配置与该任务的配置相同，若存在相同则该任务重用该保留配置，开始运行，若不存在执行步骤2；
步骤2：是否存在正在运行的可重构任务与相同，计算的最晚开始时间，若，则该任务进入预约任务队列PTQ，否则执行步骤3；
步骤3：搜索空闲区域，若搜索空闲区域成功，则将该空闲区域在时间域进行搜索，以保证该区域在后续时间内仍保持空闲状态，使任务可连续占用该空闲区域时间。若垂直扫描成功，则进入步骤6 ，若失败，执行步骤4；
步骤4：则将保留占用区域与空闲区域合并,搜索可以容纳该任务的连续区域，若成功，执行步骤 7，若失败，执行步骤5；
步骤5：在时刻之前，若有任务结束，重复步骤3；若在时刻之前预约布局不能成功，则调度失败，该任务被拒绝；
步骤6：该任务预约成功的区域为该任务的预约运行区域，预约成功时刻为任务的预约启动时刻，该任务进入PTQ；
步骤7：该任务预约成功的区域的预约运行区域，预约成功时刻为任务的预约启动时刻，该任务进入PTQ，并且根据该任务占用的保留占用区域更新保留配置队列。
对于非重要任务，调度执行以下步骤：
步骤1：搜索空闲区域，若搜索空闲区域成功，则将该空闲区域    在时间域进行搜索，以保证该区域在后续时间内仍保持空闲状态，使任务可连续占用该空闲区域时间；若垂直扫描成功，则进入步骤4 ，若失败，执行步骤2；
步骤2：则将保留占用区域与空闲区域合并搜索可以容纳该任务的连续区域，若成功，执行步骤5，若失败，执行步骤3；
步骤3：在时刻之前，若有任务结束，重复步骤1；若在时刻之前预约布局不能成功，则调度失败，该任务被拒绝；
步骤4：该任务预约成功的区域的预约运行区域，预约成功时刻为任务的预约启动时刻，该任务进入PTQ；
步骤5：该任务预约成功的区域的预约运行区域，预约成功时刻为任务的预约启动时刻，该任务进入PTQ；并且根据该任务占用的保留占用区域更保留配置队列。

Claims (3)

1.一种采用启发式配置保留策略的实时可重构任务调度方法，包括调度器，资源管理器，布局器，其特征在于：调度器中包括用于任务重复概率统计存储器、可重构任务重要性判断模块、配置重用模块和预约调度模块，调度器根据到达任务的重复概率和任务本身属性，判断该任务是否为重要任务，若为重要任务，则对该任务采用配置重用机制，保留该任务的配置等待被重用，若为非重要任务，则该任务进行布局配置或者预约布局配置，在其运行结束之后，其占用的可重构资源被收回，作为空白资源统一管理；资源管理器将资源分为运行占用状态、保留占用状态和空闲状态；当资源管理器将任务布局到空闲区域时，布局器采用Best Fit布局算法进行布局，当资源管理器将任务布局到空闲区域和保留占用区域合并的区域时，布局器按占用保留配置个数最少优先的原则进行布局。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调度器维护预约任务队列PTQ、RTQ和RCQ, 其中PTQ保存预约配置重用的任务和预约布局成功的任务;RTQ保存正在配置或运行的可重构任务；RCQ保存可重构资源上保留的配置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于新到达的任务，该任务的配置时间为ci，运行时间为ei，从重复概率监视器中保存的该任务的重复概率；计算该任务相对配置时间长度，对于给定的门限值和，任务的重要性Si=(pi≥p0)∧(mi≥m0)，若，则是该任务为重要任务。
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