CN111240829A - 一种基于时间片的多核任务调度方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于时间片的多核任务调度方法、装置、存储介质及电子设备，所述方法包括：获取核集合中各核对应的执行任务；将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片；根据预设执行顺序执行所述各核时间片。因此，采用本发明实施例，可以提升ECU的响应性能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子控制领域，特别涉及一种基于时间片的多核任务调度方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
随着ECU(行车电脑)的功能越来越多，使用的单片机也越来越先进。为了提升ECU的计算性能，普遍使用多核单片机作为ECU主芯片。目前多核单片机内部有两个或两个以上的内核，不同的内核在同一个时刻可以运行多个任务，这些任务间存在大量的数据变量交互。
现有技术中BSW软件和ASW软件分在两个核执行，由于两个核互相独立，各个核的任务调度又存在抢占的情况，同一个时刻两个核执行的功能都是不可预测的。这种情况下难以满足：传感器信号采集->控制策略运行->执行器输出的运行顺序，从而导致ECU的响应性变慢。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于时间片的多核任务调度方法、装置、存储介质及终端。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于时间片的多核任务调度方法，所述方法包括：
获取核集合中各核对应的执行任务；
将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片；
根据预设执行顺序执行所述各核时间片。
可选的，所述根据预设执行顺序执行所述各核时间片，包括：
获取所述各核时间片集合中生产数据对应的核时间片；
获取所述各核时间片集合中使用数据对应的时间片；
按照从所述生产数据对应的核时间片到所述使用数据对应的时间片的顺序执行。
可选的，所述生成各核时间片，包括：
生成核集合中各核中的执行任务对应的时间值，将所述各核中的执行任务对应的时间值组成的数据看作时间片。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于时间片的多核任务调度装置，所述装置包括：
任务获取模块，用于获取核集合中各核对应的执行任务；
时间片生成模块，用于将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片；
时间片执行模块，用于根据预设执行顺序执行所述各核时间片。
可选的，所述时间片执行模块，包括：
第一时间片获取单元，用于获取所述各核时间片集合中生产数据对应的核时间片；
第二时间片获取单元，用于获取所述各核时间片集合中使用数据对应的时间片；
时间片执行单元，用于按照从所述生产数据对应的核时间片到所述使用数据对应的时间片的顺序执行。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，可包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的方法步骤。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
在本申请实施例中，首先获取核集合中各核对应的执行任务，然后将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片，最后根据预设执行顺序执行所述各核时间片。本方案提出了一种基于时间片的多核任务调度方法，首先将每个核的任务划分为预设时间的时间片，然后规划两个核的先后执行顺序，既保证了每个核内任务执行的准确性，又可以使两个核的任务执行保持同步。提升ECU的瞬态响应性，保证了每个周期任务都按照“生成数据”->“使用数据”的顺序执行，避免数据不一致造成的问题，增强了ECU的安全性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例提供的一种基于时间片的多核任务调度方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的单片机中核运行任务示意图；
图3是本申请实施例提供的单核不抢占的任务调度系统示意图；
图4是本申请实施例提供的单核基于优先级的任务调度系统示意图；
图5是本申请实施例提供的单片机中多核间任务交互示意图；
图6是本发明实施例提供的一种基于时间片的多核任务调度装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种时间片执行模块的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
到目前为止，现有技术中BSW软件和ASW软件分在两个核执行，由于两个核互相独立，各个核的任务调度又存在抢占的情况，同一个时刻两个核执行的功能都是不可预测的。这种情况下难以满足：传感器信号采集->控制策略运行->执行器输出的运行顺序，从而导致ECU的响应性变慢。为此，本申请提供了一种基于时间片的多核任务调度方法、装置、存储介质及电子设备，以解决上述相关技术问题中存在的问题。本申请提供的技术方案中，首先将每个核的任务划分为预设时间的时间片，然后规划两个核的先后执行顺序，既保证了每个核内任务执行的准确性，又可以使两个核的任务执行保持同步。提升ECU的瞬态响应性，保证了每个周期任务都按照“生成数据”->“使用数据”的顺序执行，避免数据不一致造成的问题，增强了ECU的安全性，下面采用示例性的实施例进行详细说明。
下面将结合附图1，对本发明实施例提供的基于时间片的多核任务调度方法进行详细介绍。
请参见图1，为本发明实施例提供了一种基于时间片的多核任务调度方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例的所述方法可以包括以下步骤：
S101，获取核集合中各核对应的执行任务；
其中，核集合是多核单片机内部有两个或两个以上的内核。各核对应的执行任务是核集合中各核在同一时刻运行的多个任务，这些任务间存在大量的数据变量交互。
通常，随着ECU的功能越来越多，使用的单片机也越来越先进。为了提升ECU的计算性能，普遍使用多核单片机作为ECU主芯片。多核单片机内部有两个或两个以上的内核，同一个时刻可以运行多个任务，这些任务间存在大量的数据变量交互。对特定变量而言，存在着变量的“生产者”和“消费者”两种执行任务，生产者任务对该变量赋值，消费者任务读取该变量的值并进行相关运算。
例如图2所示，现有ECU一般使用一个核运行BSW软件(提供传感器信号的采集、执行器的输出等驱动)，另一个核运行ASW软件(进行控制策略的运算执行)。其中传感器采集的信号变量是控制策略的输入，控制策略的输出是执行器输出的输入，此处运行的BSW软件和ASW软件是一种举例说明，具体运行软件根据实际情况而定，此处不做限制。
在一种可能的实现方式中，对于单个核对应的时间片任务而言，它通过人为的时间分片，事先预定好了抢占顺序，避免了因抢占造成的执行时间不均匀。例如图3所示，图3为不抢占的任务调度系统，由于Task50ms任务先执行，Task10ms任务在t＝60ms时延迟了2ms开始执行，Task20ms任务延迟了3ms开始执行。例如图4所示，图4为基于优先级的任务调度系统，低优先级的Task50ms由于被抢占，最后3ms任务的执行间隔较大，达到57ms，偏差为7ms。
在另一种可能的实现方式中，对于多核对应的时间片任务而言当核集合中各核对应的执行任务进行执行时，ECU首先获取核集合中各核对应的执行任务。
S102，将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片；
其中，预设时间是根据实际场景进行设定的时长，此处的时长可以为1ms，也可以是2ms，具体的数值按照实际情况而定，此处不做限定。各核时间片为ECU中的单片机里的内核中的执行任务对应的时间集合。
在一种可能的实现方式中，首先将每个核要执行的任务划分为长度为1ms的时间片，以100ms为周期，合理划分各时间片在100ms内的执行时刻，保证各时间片的执行先后顺序及执行间隔是固定的。例如表1所示。
表1
| 时间 | 核1 | 核2 | 时间 |
| 0 | Task10ms_0 | IDLE | 0 |
| 1 | Task10ms_1 | Task30ms_0 | 1 |
| 2 | Task20ms_2 | Task50ms_0 | 2 |
| … | … | … | … |
| 99 | Task100ms_3 | Task1000ms | 99 |
S103，根据预设执行顺序执行所述各核时间片。
在一种可能的实现方式中，例如表1所示，核1执行Bsw软件，核2执行Asw软件。通过合理的分片，使得核1的10ms的时间0到时间1内的函数在核1的10ms任务的前面执行，核1的10ms的时间2到时间3在核1的10ms任务的后面执行。20ms、100ms的情形类似。
这样在核1的Task10ms的时间0到时间1执行传感器信号的采集，在时间2到时间3运行执行器输出的功能，在核2的时间0到时间4进行控制策略的执行，保证了对每个周期任务而言，都是按照“生产数据”->“使用数据”的顺序来运行。
例如图5所示，图中(a)为任务调度的最佳实践，(b)情形下，ECU响应慢一个任务调度周期。ECU多核间任务调度存在很多数据交互，应该按生产数据->使用数据来调度，如果生产数据与使用数据同时执行，可能会发生由于数据不一致导致ECU运行异常的问题。当使用本方案时，可出现以图中(a)为任务调度的最佳实践，在本方案中，首先将每个核的任务划分为1ms的时间片，然后规划两个核的先后执行顺序，既保证了每个核内任务执行的准确性，又可以使两个核的任务执行保持同步。提升ECU的瞬态响应性，保证了每个周期任务都按照“生成数据”->“使用数据”的顺序执行，避免数据不一致造成的问题，增强了ECU的安全性，所以具有非常好的技术效果。
在本申请实施例中，首先获取核集合中各核对应的执行任务，然后将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片，最后根据预设执行顺序执行所述各核时间片。本方案提出了一种基于时间片的多核任务调度方法，首先将每个核的任务划分为预设时间的时间片，然后规划两个核的先后执行顺序，既保证了每个核内任务执行的准确性，又可以使两个核的任务执行保持同步。提升ECU的瞬态响应性，保证了每个周期任务都按照“生成数据”->“使用数据”的顺序执行，避免数据不一致造成的问题，增强了ECU的安全性。
下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
请参见图6，其示出了本发明一个示例性实施例提供的基于时间片的多核任务调度装置的结构示意图。该基于时间片的多核任务调度装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端的全部或一部分。该装置1包括任务获取模块10、时间片生成模块20、时间片执行模块30。
任务获取模块10，用于获取核集合中各核对应的执行任务；
时间片生成模块20，用于将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片；
时间片执行模块30，用于根据预设执行顺序执行所述各核时间片。
可选的，如图7所示，所述时间片执行模块30，包括：
第一时间片获取单元310，用于获取所述各核时间片集合中生产数据对应的核时间片；
第二时间片获取单元320，用于获取所述各核时间片集合中使用数据对应的时间片；
时间片执行单元330，用于按照从所述生产数据对应的核时间片到所述使用数据对应的时间片的顺序执行。
需要说明的是，上述实施例提供的基于时间片的多核任务调度装置在基于时间片的多核任务调度方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的基于时间片的多核任务调度装置与基于时间片的多核任务调度方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请实施例中，首先获取核集合中各核对应的执行任务，然后将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片，最后根据预设执行顺序执行所述各核时间片。本方案提出了一种基于时间片的多核任务调度方法，首先将每个核的任务划分为预设时间的时间片，然后规划两个核的先后执行顺序，既保证了每个核内任务执行的准确性，又可以使两个核的任务执行保持同步。提升ECU的瞬态响应性，保证了每个周期任务都按照“生成数据”->“使用数据”的顺序执行，避免数据不一致造成的问题，增强了ECU的安全性。
本发明还提供一种计算机可读介质，其上存储有程序指令，该程序指令被处理器执行时实现上述各个方法实施例提供的基于时间片的多核任务调度方法。
本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各个方法实施例所述的基于时间片的多核任务调度方法。
请参见图8，为本发明实施例提供了一种终端的结构示意图。如图8所示，所述终端1000可以包括：至少一个处理器1001，至少一个网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，至少一个通信总线1002。
其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口1003可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。
其中，处理器1001可以包括一个或者多个处理核心。处理器1001利用各种借口和线路连接整个电子设备1000内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1005内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器1005内的数据，执行电子设备1000的各种功能和处理数据。可选的，处理器1001可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1001可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器1001中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器1005可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器1005包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器1005可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器1005可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器1005可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器1001的存储装置。如图8所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及基于时间片的多核任务调度应用程序。
在图8所示的终端1000中，用户接口1003主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的基于时间片的多核任务调度应用程序，并具体执行以下操作：
获取核集合中各核对应的执行任务；
将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片；
根据预设执行顺序执行所述各核时间片。
在一个实施例中，所述处理器1001在执行所述根据预设执行顺序执行所述各核时间片时，具体执行以下操作：
获取所述各核时间片集合中生产数据对应的核时间片；
获取所述各核时间片集合中使用数据对应的时间片；
按照从所述生产数据对应的核时间片到所述使用数据对应的时间片的顺序执行。
在本申请实施例中，首先获取核集合中各核对应的执行任务，然后将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片，最后根据预设执行顺序执行所述各核时间片。本方案提出了一种基于时间片的多核任务调度方法，首先将每个核的任务划分为预设时间的时间片，然后规划两个核的先后执行顺序，既保证了每个核内任务执行的准确性，又可以使两个核的任务执行保持同步。提升ECU的瞬态响应性，保证了每个周期任务都按照“生成数据”->“使用数据”的顺序执行，避免数据不一致造成的问题，增强了ECU的安全性。
本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所属技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本文所披露的实施例中，应该理解到，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
应当理解的是，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、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码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。也应当注意，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。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种基于时间片的多核任务调度方法，其特征在于，所述方法包括：
获取核集合中各核对应的执行任务；
将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片；
根据预设执行顺序执行所述各核时间片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设执行顺序执行所述各核时间片，包括：
获取所述各核时间片集合中生产数据对应的核时间片；
获取所述各核时间片集合中使用数据对应的时间片；
按照从所述生产数据对应的核时间片到所述使用数据对应的时间片的顺序执行。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成各核时间片，包括：
生成核集合中各核中的执行任务对应的时间值，将所述各核中的执行任务对应的时间值组成的数据看作时间片。
4.一种基于时间片的多核任务调度装置，其特征在于，所述装置包括：
任务获取模块，用于获取核集合中各核对应的执行任务；
时间片生成模块，用于将所述核集合中各核对应的执行任务按照预设时间进行划分，生成各核时间片；
时间片执行模块，用于根据预设执行顺序执行所述各核时间片。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述时间片执行模块，包括：
第一时间片获取单元，用于获取所述各核时间片集合中生产数据对应的核时间片；
第二时间片获取单元，用于获取所述各核时间片集合中使用数据对应的时间片；
时间片执行单元，用于按照从所述生产数据对应的核时间片到所述使用数据对应的时间片的顺序执行。
6.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1～3任意一项的方法步骤。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如权利要求1～3任意一项的方法步骤。
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2019
- 2019-12-31 CN CN201911408723.4A patent/CN111240829B/zh active Active
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