CN110928575B - 一种多设备同步控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多设备同步控制方法和控制系统。该方法包括：在需要由多个设备执行的任务命令组合中设置同步控制命令来控制执行顺序存在依赖关系的命令的执行，其中，所述同步控制命令包含执行的目标设备标识和依赖关系指示参数，所述依赖关系指示参数用于确定所依赖的命令；为所述任务命令组合中的每条命令分配唯一标识并分发给相应的目标设备执行。根据本发明的方法和系统能够实现设备之间的同步控制并降低管理与使用开销。

Description

一种多设备同步控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及信息处理技术领域，尤其涉及一种多设备同步控制系统和控制方法。

背景技术

在数字硬件平台或者片上系统(SOC)中，一般存在多个并行工作的设备，这些设备在运行中需要相互同步从而能够配合完成一个计算需求。计算需求首先会根据各个设备的功能被转换成一系列的计算任务命令并分配到不同的设备上执行，这些任务之间一般存在相互依赖关系，现有技术中存在不同的同步方法来解决这个依赖问题。目前，多设备之间的同步方法主要包括：

1)、在每两个设备之间建立独立的连线来达到信号交互。例如，对于三个设备A，B，C，为了解决依赖关系，每两个设备之间都需要建立一组独立的连线。当设备A需要依赖设备B的工作完成才能继续工作时，A会在自身工作开始前检查其与B的信号连线，确认B已经发送信号，如果此时B尚未发送，则A会一直等待到B发送信号再继续工作，B会在完成相应工作之后给A的信号连线发送一个信号。同样，如果A与C也存在依赖关系，A与C之间也会独立的发生一次这样的同步过程。这种方法的缺陷在于每加入一个新的设备，所有的已经存在的设备都需要增加一组额外的连线以连接到这个新设备，这会导致用于同步的连线数量随着设备的增加而显著增多，从而使物理实现更加困难，并且每两个设备之间一般只有一组连线，如果这两个设备之间存在连续多次需要同步，就必须采用相应策略来避免前后两次同步信号的混淆。

2)、为所有设备建立统一的信号池，并为池中每个信号分配唯一的标识(identifier)。在这种方式中，所有设备都可以通过标识读写信号池中的指定信号，通过特定的信号状态，任何设备之间可以完成同步。例如，对于三个设备A，B，C，为它们建立一个包含6个信号(该数目可以根据需求确定)信号的信号池，当设备A需要依赖设备B的工作完成才能继续工作时，在给A，B分配工作的同时也分配信号池中一个信号，例如信号0，让B在完成工作后设置信号0的状态，让A在开始工作前查询信号0的状态，直到确认这个信号的状态是由B设置过的，设备A和设备B才能进行同步。这种方法的缺陷在于，需要软件管理信号池中的信号分配、使用与回收，并且可使用的信号数目受到信号池中信号总数的限制，由于信号由软件分配，当分配到一组任务命令中的信号标识没有回收时，该组命令不能反复使用。而且由软件产生的一组任务的命令也不能反复使用。例如，软件产生了两个设备的任务并分配了一个信号池中的信号用于同步，这组命令提交给设备执行后，软件不能再次把同样的命令再次提交，因为中间的信号尚未回收，不能确定两次提交的执行会不会在同一信号上产生混淆。

因此，需要对现有技术进行改进，以提供一种不必受限于设备之间的同步连线和信号数目限制的多设备同步控制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种多设备同步控制系统和控制方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种多设备同步控制方法。该方法包括：

步骤1：在需要由多个设备执行的任务命令组合中设置同步控制命令来控制执行顺序存在依赖关系的命令的执行，其中，所述同步控制命令包含执行的目标设备标识和依赖关系指示参数，所述依赖关系指示参数用于确定所依赖的命令；

步骤2：为所述任务命令组合中的每条命令分配唯一标识并分发给相应的目标设备执行。

在一个实施例中，步骤2包括：

步骤21：在读取所述任务命令组合时，为每条命令依次动态地分配唯一标识；

步骤22：对于所述任务命令组合中的同步控制命令，根据其包含的依赖关系指示参数和所分配的标识确定所依赖的命令的标识。

在一个实施例中，当所述目标设备执行所分发的任务命令时，对于所述同步控制命令执行以下子步骤：

步骤31：查询所述同步控制命令包含的所依赖命令的标识；

步骤32：根据所依赖命令的标识查询其执行状态，如果状态为已完成，则执行所述同步控制命令的后续命令，否则继续执行该同步控制命令。

在一个实施例中，所述同步控制命令采用wait命令格式，所述依赖关系指示参数和该wait命令在所述任务命令组合中的编号相关。

在一个实施例中，当所述目标设备执行所分发的命令时，对于已成功执行完的命令，以全局形式保存其所分配的标识和执行状态。

根据本发明的第二方面，提供了一种多设备同步控制系统。该系统包括：

任务命令设置单元：用于在需要由多个设备执行的任务命令组合中设置同步控制命令来控制执行顺序存在依赖关系的命令的执行，其中，所述同步控制命令包含执行的目标设备标识和依赖关系指示参数，所述依赖关系指示参数用于确定所依赖的命令；

命令分发器：用于为所述任务命令组合中的每条命令分配唯一标识并分发给相应的目标设备；

命令执行设备：用于执行所分发的任务命令。

在一个实施例中，所述命令分发器包括：

命令标识分配单元：用于为所述任务命令组合中的每条命令依次动态地分配唯一标识

同步控制命令处理单元：用于对于所述任务命令组合中的同步控制命令，根据其包含的依赖关系指示参数和所分配的标识计算得出所依赖的命令的标识；

命令分发单元：用于将经过所述命令标识分配单元和所述同步控制单元处理之后的命令分发到相应的目标设备。

在一个实施例中，本发明的系统还包括与所述命令执行设备一一对应的设备命令队列，用于缓存所对应设备的任务命令。

在一个实施例中，所述设备命令队列包括：

执行状态查询单元：用于根据任务命令标识查询任务的执行状态；

命令发送单元：用于将任务命令发送到对应的目标设备；

执行状态反馈单元：用于向查询请求设备反馈执行的执行状态。

在一个实施例中，本发明的系统还包括全局寄存器，用于实时存储所述任务命令组合中已成功执行完的任务命令的标识，其中，该标识为所述命令分发器动态分配的标识。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置同步控制命令和动态地分配命令标识来实现设备之间的同步控制，通过这种方式，在增加新设备时，为了进行设备之间的同步，不必额外的增加同步连线，并且没有信号数目的限制，同时降低了软件的管理与使用开销。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1示出了根据本发明一个实施例的多设备同步控制系统的框架图；

图2示出了根据本发明一个实施例的命令分发器的结构示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的设备命令队列的结构示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的多设备同步控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，本文所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本文示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

图1示出了根据本发明一个实施例的多设备同步控制系统的框架图，该系统100包括命令分发器110、多个设备，示意为设备0-3，与多个设备一一对应的设备命令队列，示意为设备命令队列0-3。

命令分发器110负责读取任务命令组合(任务命令流)并动态地为每个任务命令分配标识。

在本文中，任务命令组合是指为某一个计算需求而设计的一组连续的命令，可以由系统中的软件生成，这些命令需要由多个设备来执行，即某些命令由一个设备来执行，而另一些命令需要由其它设备执行，在这些任务命令中，一些命令可以由多个设备并行执行，而对于某些命令，在执行顺序上存在依赖关系，例如，一条命令的执行可能需要等到另一条命令的结束才能进行。在本文中，通过在任务命令组合中设置同步控制命令来控制不同设备的执行顺序，从而实现设备之间的同步控制。

在一个实施例中，同步控制命令包括执行该命令的目标设备标识和依赖关系指示参数，利用该依赖关系指示参数能够锁定其所依赖的命令。

具体地，参见表1以伪代码形式示出的任务命令组合的示例。

表1：任务命令组合

目标设备标识	命令内容	依赖关系指示参数
			Device0	拷贝内存块0
Device1	拷贝内存块1
			Device2	等待前面第二个任务完成	-2
Device2	对内存块0进行计算处理
			Device3	等待前面第三个任务完成	-3
Device3	对内存块1进行计算处理

在表1中，示意了六条命令，第三条和第五条为同步控制命令，每一条命令包括用于确定执行设备的目标设备标识和具体的执行内容，并且对于同步控制命令还包括依赖关系指示参数，例如，对于同步控制命令“等待前面第二个任务完成”和“等待前面第三个任务完成”，其依赖关系指示参数“-2”表示需要等待前面第2条命令完成，“-3”表示需要等待前面第3条命令完成，即依赖关系指示参数可表示为所依赖的命令在该任务命令组合中的编号相关(取负值)。在一个实施例中，同步控制命令可采用wait命令格式。

在读取到任务命令组合之后，命令分发器110负责动态地为每一命令分配标识，并且对于同步控制命令，根据其依赖关系指示参数能够获得该同步控制命令所依赖的命令的标识。

具体地，当命令分发器110读取表1的任务命令组合时，为每个任务命令例如指派一个逐渐加1的数字标识，假设目前的命令标识计数值已经为N，那么第一条命令被指定为N+1，第二条命令为N+2，以此类推，最后一条命令为N+6。当执行到同步控制命令时，如第三条命令“等待前面第二个任务完成”，会根据其依赖关系指示参数计算其所依赖的命令的数字标识，例如，其依赖关系指示参数为-2，即依赖于(N+3-2)，即计算的数字标识N+1表示标识为N+1的命令执行完成之后才能开始执行。为了保证命令标识不会溢出，可根据需要处理的任务命令数量级设置适当的标识位数，例如，用足够大的数位来表示(如64个比特位)。

设备命令队列0-3分别用于暂时存储需要由所关联的设备0-4执行的任务命令，当命令分发器110分配完标识并确定了同步控制命令所依赖的命令的标识之后，根据各条命令的目标设备标识将其分发到对应的设备命令队列等待执行。例如，将“拷贝内存块0”分发到设备命令队列0，将同步控制命令“等待前面第二个任务完成”分发到设备命令队列2。

设备0-3用于执行任务命令，从对应的设备命令队列中读取相关命令并具体执行，当执行到同步控制命令时，根据其依赖的命令标识查询其执行状态，并根据查询到的状态决定是否继续执行。

在一个实施例，将任务命令的执行状态实时保存到系统100的存储单元中(未示出)，即设备执行完一条命令之后，将该条命令的标识写入到存储单元，并将状态设置为“已完成”，或者存储单元中仅保存已执行完成的命令标识，即如果查询到某个标识，则认为该命令已完成。存储单元例如可采用全局寄存器，系统100中的各设备或模块在需要时均可访问该全局寄存器获得任务命令的执行状态。

本发明通过动态分配任务命令标识，所设计的任务命令组合不仅可以执行一次，在不用任何更改的情况下还可以反复提交到命令分发器110执行。

需要说明的是，在不违背本发明的精神和范围的前提下，本领域的技术人员也可采用其它形式的动态标识和其它的同步控制命令，例如，以从大到小的顺序分配标识或者采用其他非数字形式的标识，只要通过该标识系统100中的各单元、模块或设备等能够唯一识别每条任务命令即可。此外，同步控制命令包含的依赖关系指示参数也可采用其它方式确定，动态标识分配方法和该依赖关系指示参数相互配合能够确定出所依赖的命令即可。

图2示出了根据本发明一个实施例的命令分发器的结构示意图，该命令分发器200包括命令获取单元210、命令缓冲单元220、命令标识分配单元230、同步控制命令处理单元240和命令分配单元250。

命令获取单元210用于获取待执行的任务命令组合并发送到命令缓冲单元220暂时存储。

命令标识分配单元230用于动态地为每个任务命令统一分配一个标识，通过该标识能够唯一地识别一个任务命令，例如根据读取顺序分配一个逐渐加1的数字标识等。

同步控制命令处理单元240用于针对同步控制命令进行处理，根据依赖关系指示参数以及已统一分配的标识计算出执行顺序存在依赖关系的命令的标识。

命令分配单元250用于将分配完标识和经过同步控制命令处理单元240处理之后的命令，根据各条命令的目标设备标识直接发送到相应地设备或暂时存储到设备命令队列。

图3示出了根据本发明一个实施例的设备命令队列的结构示意图，该设备命令队列300包括命令队列缓冲单元310、命令处理单元320、命令发送单元330、执行状态查询单元340和执行状态反馈单元350。

命令队列缓冲单元310用于缓存与相应设备关联的待执行的任务命令。

执行状态查询单元340用于查询命令的执行状态，例如根据命令标识从存储任务状态的全局寄存器获取任务的执行情况。

命令处理单元320用于根据所查询到任务执行情况，决定将命令队列缓冲单元310的待执行命令加载到命令发送单元330或继续缓存等待处理，例如，如果之前发送给相应设备的命令已执行完毕或基本执行完毕，则从命令队列缓冲单元310向命令发送单元330加载新的任务命令。

在图3的实施例中，可选地，还示出了执行状态反馈单元350，其用于保存任务的执行状态并向查询者反馈信息，例如，每个设备命令队列可包括一个执行状态反馈单元，用于同步保存全局寄存器的任务执行状态，当某一设备需要查询任务状态时，只需访问相应地设备命令队列的执行状态反馈单元即可，而无需从全局寄存器获取。通过这种方式，能够减轻访问全局寄存器的负担并且提高查询效率。

命令发送单元330与用于将任务命令发送到具有通信连接的相应设备。

应理解的是，图1至图3的实施例仅为示意性，在实现本发明逻辑功能的前提下，本领域的技术人员可以将某些单元合并为一个功能单元或者不必包括所有示出的单元，例如，具有缓存功能的设备命令队列0-3、命令缓冲单元220和命令队列缓冲单元310是可选的，又如命令分发器110和设备命令队列0-3可以作为一个模块(如称为FetchEngine)用于统一处理和分发任务命令组合。

相应地，本发明提供了一种多设备同步控制方法，参见图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤S410，将计算需求设计为一组任务命令组合并通过设置同步控制命令来指示执行顺序存在依赖关系的命令。

将计算需求设置为一组任务命令并为每条任务命令指定执行的目标设备标识，其中，对于执行顺序存在依赖关系的命令，通过设置同步控制命令来控制执行顺序。

例如，假设设备0是一个数据传输器，可以把数据从一个存储位置搬移到另一个位置；设备1是一个音频解码器，可以解码一个指定位置的数据并输出到另一个位置；设备2是一个音频播放器，可以从指定位置读取数据并播放声音。需要完成的计算需求是：设备0将一块数据从原始位置(例如位置0)，传输到一个指定位置(例如位置1)；设备1在设备0完成传输之后，将位置1的数据进行解码，然后输出到位置2；设备2在设备1的命令执行完之后播放位置2的数据，则设计的一组任务命令为：

device0“将位置0的数据传输到位置1；

device1：等待前面第一个任务(-1)完成；

device1：解码位置1的数据，输出到位置2；

device2：等待前面第一个任务(-1)完成；

device2：播放位置2的数据。

在该组命令中，设置有两个同步控制命令，即“device1：等待前面第一个任务(-1)完成”和“device2：等待前面第一个任务(-1)完成”，其中的(-1)为依赖关系指示参数。

步骤S420，动态地为任务命令组合中的各条命令分配标识并且对于同步控制命令确定其所依赖的命令的标识。

在读取该组命令时，依据读取顺序或称为在该组命令中的编号为每一条命令动态的分配标识，例如，以递增或递减的顺序分配数字标识，在分配过程中，对于同步控制命令也需要统一分配标识。

对于同步控制命令，在分配完标识之后，再根据其包含的依赖关系指示参数，计算其所依赖的命令标识。

步骤S430，将分配完标识的命令分配到相应地设备执行。

根据各命令包含的目标设备标识将其分发到相应的设备执行，其中同步控制命令包含了统一分配的标识以及所依赖的命令的标识。

各设备在执行命令的同时，将任务执行状态以全局数据的形式进行存储以备其它的设备查询。

综上所述，本发明的多设备同步控制系统和方法，通过设置同步控制命令以及动态地分配命令标识来控制多个设备之间的命令执行顺序，从而实现多设备之间的同步控制，同步控制命令可采用wait/等待命令格式或其变型，并且同步控制命令不仅需要包含目标设备标识，而且包括当前命令的编号相关的依赖关系指示参数，从而能据此获得所依赖的命令。

本发明的系统可以是计算系统，例如、台式计算机、便携式计算机、平板电脑、智能手机或任何其他类型的计算设备，也可以是片上系统(SOC)。本发明的系统可应用于文字处理、语音识别与处理、多国语言翻译、图像识别、生物特征识到、智能控制等领域，可用作智能计算处理设备、机器人、移动设备等。

需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以利用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种多设备同步控制方法，包括以下步骤：

步骤1：在需要由多个设备执行的任务命令组合中设置同步控制命令来控制执行顺序存在依赖关系的命令的执行，其中，所述同步控制命令包含执行该同步控制命令的目标设备标识和依赖关系指示参数，所述依赖关系指示参数用于确定所依赖的命令；

步骤2：为所述任务命令组合中的每条命令分配唯一标识并分发给相应的目标设备执行；

其中，步骤2包括：

步骤21：在读取所述任务命令组合时，为每条命令依次动态地分配唯一标识；

步骤22：对于所述任务命令组合中的同步控制命令，根据其包含的依赖关系指示参数和所分配的标识确定所依赖的命令的标识；

其中，当所述目标设备执行所分发的任务命令时，对于所述同步控制命令执行以下子步骤：

步骤31：查询所述同步控制命令包含的所依赖命令的标识；

步骤32：根据所依赖命令的标识查询其执行状态，如果状态为已完成，则执行所述同步控制命令的后续命令，否则继续执行该同步控制命令。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述同步控制命令采用wait命令格式，所述依赖关系指示参数和该wait命令在所述任务命令组合中的编号相关。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，当所述目标设备执行所分发的命令时，对于已成功执行完的命令，以全局形式保存其所分配的标识和执行状态。

4.一种多设备同步控制系统，包括：

任务命令设置单元：用于在需要由多个设备执行的任务命令组合中设置同步控制命令来控制执行顺序存在依赖关系的命令的执行，其中，所述同步控制命令包含执行该同步控制命令的目标设备标识和依赖关系指示参数，所述依赖关系指示参数用于确定所依赖的命令；

命令分发器：用于为所述任务命令组合中的每条命令分配唯一标识并分发给相应的目标设备；

命令执行设备：用于执行所分发的任务命令；

其中，所述命令分发器包括：

命令标识分配单元：用于为所述任务命令组合中的每条命令依次动态地分配唯一标识

同步控制命令处理单元：用于对于所述任务命令组合中的同步控制命令，根据其包含的依赖关系指示参数和所分配的标识计算得出所依赖的命令的标识；

命令分发单元：用于将经过所述命令标识分配单元和所述同步控制命令处理 单元处理之后的命令分发到相应的目标设备；

其中，还包括与所述命令执行设备一一对应的设备命令队列，用于缓存所对应设备的任务命令；

所述设备命令队列包括：

执行状态查询单元：用于根据任务命令标识查询任务的执行状态；

命令发送单元：用于将任务命令发送到对应的目标设备；

执行状态反馈单元：用于向查询请求设备反馈执行的执行状态。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括全局寄存器，用于实时存储所述任务命令组合中已成功执行完的任务命令的标识，其中，该标识为所述命令分发器动态分配的标识。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现根据权利要求1至3中任一项所述的方法的步骤。

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，在所述存储器上存储有能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至3中任一项所述的方法的步骤。

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