CN115269145A - 一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法及装置 - Google Patents

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CN115269145A CN202210879082.6A CN202210879082A CN115269145A CN 115269145 A CN115269145 A CN 115269145A CN 202210879082 A CN202210879082 A CN 202210879082A CN 115269145 A CN115269145 A CN 115269145A
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魏小峰
杨建朋
张福刚
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Abstract

本申请提出了一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法及装置，涉及边缘计算异构多核任务调度领域，其中，该方法包括：获取处理任务且根据有向无环图描述处理任务的约束关系，通过处理核执行处理任务；根据预设的约束条件，使处理核执行处理任务的处理时间与总能耗满足约束条件；获取满足约束条件的调度方案，并获取在调度方案下的第一处理时间与第一总能耗，根据第一处理时间与第一总能耗生成对应的甘特图和能耗图；根据处理任务的约束关系、甘特图和能耗图，对调度方案的自适应动态电压频率调整技术DVFS进行调节。通过监测任务处理时间和能耗，借助处理核的空闲情况和局部任务的约束关系，调节DVFS等级，压缩空闲时间且降低能耗。

Description

一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法及装置
技术领域
本申请涉及边缘计算异构多核任务调度领域，尤其涉及一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法及装置。
背景技术
目前，现有的异构多核任务调度方法一般针对数据中心、服务器等大型计算设备，无法适配海上无人设备应用场景，且现有的调度方法无法满足调度时长和能耗的双层优化。
动态电压频率调整技术(Dynamic Voltage and Frequency Scaling,DVFS)：根据芯片所运行的应用程序对计算能力的不同需要，动态调节芯片的运行频率和电压，从而达到节能的目的。
有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)：如果一个有向图无法从某个顶点出发经过若干条边回到该点，则这个图是一个有向无环图。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
针对传统异构多核任务调度方法无法适配海上无人设备应用场景且对时常和能耗的协同优化不足的显著问题，本发明提出一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法及装置。
为达上述方面，本申请的第一方面提出了一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法，包括：
获取处理任务且根据有向无环图描述所述处理任务的约束关系，通过处理核执行所述处理任务；
根据预设的约束条件，使所述处理核执行所述处理任务的处理时间与总能耗满足所述约束条件；
获取满足所述约束条件的调度方案，并获取在所述调度方案下的第一处理时间与第一总能耗，根据所述第一处理时间与第一总能耗生成对应的甘特图和能耗图；
根据所述处理任务的约束关系、甘特图和能耗图，对所述调度方案的自适应动态电压频率调整技术DVFS进行调节。
进一步地，所述处理任务包括获取原始海上数据任务、海上目标检测任务、海下传感数据处理任务、海上物体识别任务、方位信息处理任务、感知信息计算任务、导航任务处理任务、保存处理结果任务中的任一一种或者多种。
进一步地，所述处理时间包括：
计算开销，所述计算开销w(Ti,Ck,p)表示处理核Ck在DVFS级别为p下执行处理任务Ti所需时间，具体表示为：
Figure BDA0003763492330000021
其中CCik表示在处理核Ck上执行处理任务Ti所需的时钟周期数，fkp表示处理核Ck在DVFS级别为p时的频率
通信开销，其中，通信开销cM(Ti,Tj,Ck,Cl)为数据从Ti传输至Tj所花费的时间，具体表示为：
Figure BDA0003763492330000022
其中A(Ti,Tj)表示处理任务Ti和Tj之间的通信量。
进一步地，所述总能耗包括：
所述处理核空闲状态消耗的能量Eidle，其中，所述Eidle具体表示为：
Figure BDA0003763492330000023
其中，SPk表示处理核Ck的空闲功率，ITk表示处理核Ck的空闲时间；
所述处理核活动状态消耗的能量Eactive，其中，所述Eactive具体表示为：
Figure BDA0003763492330000024
其中，
Figure BDA0003763492330000025
代表电路的电容，Ukp是处理核Ck在DVFS级别为p时的电源电压。
数据传输消耗的能量Ecom，其中，所述Ecom具体表示为：
Figure BDA0003763492330000026
其中，D(Ck,Cl)表示处理核Ck和Cl之间的曼哈顿距离，Erouter表示单位数据传输所消耗的路由能量，Elink表示根据单位曼哈顿距离所得单位数据传输产生的能耗。
进一步地，所述预设的约束条件包括：
所述处理任务的处理时间与总能耗最小，公式如下：
Figure BDA0003763492330000031
minz2＝Eidle+Eactive+Ecom,
其中，Cmax为
Figure BDA0003763492330000032
为处理核的处理时间。
进一步地，所述根据所述处理任务的约束关系、甘特图和能耗图，对所述调度方案的自适应动态电压频率调整技术DVFS进行调节，包括：
根据所述甘特图和能耗图监测所述第一处理时间与第一总能耗，确保所述第一处理时间与第一总能耗在DVFS调节进程中始终满足第一预设条件；
随机选择一个处理核并获取分配到所述处理核上的处理任务，检查所述处理任务完成后是否存在空闲状态，有向无环图中最后一个任务除外；
若存在空闲状态，根据有向无环图获取当前处理任务的所有后续任务，并计算出当前任务的结束时间FTcur和所有后续任务中最早开始数据传输的时间STear；
判断当前任务的结束时间FTcur和所有后续任务中最早开始数据传输的时间STear大小；
若FTcur＜STear，根据第二预设条件，对当前核处理所述处理任务的DVFS等级进行调节。
进一步地，若所述处理任务完成后不存在空闲状态，结束DVFS等级调节。
进一步地，若FTcur＞STear，结束DVFS等级调节。
本申请第二方面提出了一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度装置，包括：
任务获取模块，获取处理任务且根据有向无环图描述所述处理任务的约束关系，通过处理核执行所述处理任务；
约束模块，根据预设的约束条件，使所述处理核执行所述处理任务的处理时间与总能耗满足所述约束条件；
图形生成模块，根据获取满足所述约束条件的调度方案，并获取在第一调度方案下的第一处理时间与第一总能耗，根据所述第一处理时间与第一总能耗生成对应的甘特图和能耗图；
DVFS调节模块，根据所述处理任务的约束关系、甘特图和能耗图，对所述调度方案的自适应动态电压频率调整技术DVFS进行调节。
本申请第三方面提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述第一方面中任一项所述的方法。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
通过监测任务处理时间和能耗，借助处理核的空闲情况和局部任务的约束关系，自适应的调节DVFS等级以生成高能效的调度方法，压缩空闲时间、提升资源利用率，实现在不影响整体处理时间的前提下进一步节省处理能耗。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的包含八个任务的DAG图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种调度方案的甘特图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种调度方案的能耗图；
图5是根据一示例性实施例示出的自适应DVFS调节后调度方案的甘特图；
图6是根据一示例性实施例示出的自适应DVFS调节后调度方案的能耗图；
图7是根据一示例性实施例示出的一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度装置的框图；
图8是一种电子设备的示意性框图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法及装置。
用G:＝(T,E)表示有向无环图，其中T:＝(T1,T2,T3,…,TN)表示任务集，E是有向边集合，表示任务间需要传输的数据量和传输方向，如果边(Ti,Tj)∈E，则任务Tj依赖于Ti，Ti是任务Tj的前序任务，而任Tj是任务Ti的后序任务，任务Tj只能在任务Ti执行后才能执行。
对于计算资源，用C:＝{C1,C2,C3,…,CM}表示由M个异构处理核组成计算设备，并假设每个处理核一次只能执行一个任务，如果两个依赖的任务Ti,Tj∈E分别调度在处理核Ck和Cl(k≠l)上，那么传输过程会产生通信成本，记作cA(Ti,Tj,Ck,Cl)，cA(Ti,Tj,Ck,Cl)不仅与需要传输的数据大小有关，还与两个处理核Ck和Cl,之间的带宽B(Ck,Cl)有关。
图1是根据一示例性实施例示出的一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法，包括：
步骤101，获取处理任务且根据有向无环图描述处理任务的约束关系，通过处理核执行处理任务。
其中，处理任务包括获取原始海上数据任务、海上目标检测任务、海下传感数据处理任务、海上物体识别任务、方位信息处理任务、感知信息计算任务、导航任务处理任务、保存处理结果任务中的任一一种或者多种。
本申请实施例中，通过有向无环图来描述处理任务之间的描述关系。
一种可能的实施例中，设置8个处理任务：1-获取原始海上数据，2-海上目标检测，3-海下传感数据处理，4-海上物体识别，5-方位信息处理，6-感知信息计算，7-导航任务处理，8-保存处理结果，任务序列为：{1,2,3,4,5,6,7,8}。
一种可能的实施例中，共有4个异构处理核：1-CPU、2-GPU、3-FPGA和4-DSP，每个处理核具有相同数量的DVFS级别，即p＝1,2,…,P，并且在执行特定任务时可以针对每个处理核调整DVFS级别。
步骤102，根据预设的约束条件，使处理核执行处理任务的处理时间与总能耗满足约束条件。
其中，处理时间
Figure BDA0003763492330000051
可以定义为执行分配给它的所有任务的时间，总的处理时间等于最后一个任务的完成时间，具体表示为：
Figure BDA0003763492330000052
可选的，处理时间包括：
计算开销，计算开销w(Ti,Ck,p)表示处理核Ck在DVFS级别为p下执行处理任务Ti所需时间，具体表示为：
Figure BDA0003763492330000061
其中CCik表示在处理核Ck上执行处理任务Ti所需的时钟周期数，fkp表示处理核Ck在DVFS级别为p时的频率
通信开销，其中，通信开销cM(Ti,Tj,Ck,Cl)为数据从Ti传输至Tj所花费的时间，具体表示为：
Figure BDA0003763492330000062
其中A(Ti,Tj)表示处理任务Ti和Tj之间的通信量。
其中，处理任务所需的总能耗TEC由处理核空闲状态消耗的能量Eidle、处理核活动状态消耗的能量Eactive和数据传输消耗的能量Ecom组成。
处理核空闲状态消耗的能量Eidle具体表示为：
Figure BDA0003763492330000063
其中，SPk表示处理核Ck的空闲功率，ITk表示处理核Ck的空闲时间；
若处理核Ck在DVFS级别为p时执行任务Ti的消耗的能量Eactive，其中，Eactive具体表示为：
Figure BDA0003763492330000064
其中，
Figure BDA0003763492330000065
代表电路的电容，Ukp是处理核Ck在DVFS级别为p时的电源电压。
数据传输消耗的能量Ecom具体表示为：
Ecom(Ti,Tj,Ck,Cl)＝A(Ti,Tj)[D(Ck,Cl)Elink+Erouter]
Figure BDA0003763492330000071
其中，D(Ck,Cl)表示处理核Ck和Cl之间的曼哈顿距离，Erouter表示单位数据传输所消耗的路由能量，Elink表示根据单位曼哈顿距离所得单位数据传输产生的能耗。
可选的，预设的约束条件包括：
处理任务的处理时间与总能耗最小，公式如下：
Figure BDA0003763492330000072
min z2＝Eidle+Eactive+Ecom,
其中，Cmax为
Figure BDA0003763492330000073
为处理核的处理时间。
步骤103，获取满足约束条件的调度方案，并获取在调度方案下的第一处理时间与第一总能耗，根据第一处理时间与第一总能耗生成对应的甘特图和能耗图。
一种可能的实施例中，设置如图2所示的处理任务，包括：1-获取原始海上数据，2-海上目标检测，3-海下传感数据处理，4-海上物体识别，5-方位信息处理，6-感知信息计算，7-导航任务处理，8-保存处理结果；设置4个异构处理核，包括：1-CPU、2-GPU、3-FPGA和4-DSP；设置4个可调节的DVFS等级。
一种可能的实施例中，满足约束条件的调度方案为：
处理任务执行序列为{1,4,3,2,5,7,6,8}；
处理核分配情况为{3,2,1,1,4,3,2,4}；
DVFS等级设置为{3,4,2,2,2,2,2,3}。
处理任务所需的始终周期如表1所示，处理核的性能信息如表2所示，该表中数据表示处理核在不同DVFS等级下的频率和功率大小，处理核之间的带宽以及曼哈顿距离如表3所示，且设置Erouter＝0.485、Elink＝0.367为固定值。
表1任务所需时钟周期
Figure BDA0003763492330000074
Figure BDA0003763492330000081
表2处理核频率和功率
Figure BDA0003763492330000082
表3处理核间带宽以及曼哈顿距离
Figure BDA0003763492330000083
根据表1、表2和表3，计算可得出第一处理时间Cmax＝24.8和第一总能耗TEC＝61.57。
第一处理时间与第一总能耗对应的甘特图和能耗图如图3和图4所示。
步骤104，根据处理任务的约束关系、甘特图和能耗图，对调度方案的自适应动态电压频率调整技术DVFS进行调节。
本申请实施例中，根据甘特图和能耗图监测第一处理时间与第一总能耗，确保第一处理时间与第一总能耗在DVFS调节进程中始终满足第一预设条件。
第一预设条件为：满足Cmax1＝Cmax，使得TEC1＜TEC。
可选的，随机选择一个处理核并获取分配到处理核上的处理任务，检查处理任务完成后是否存在空闲状态，有向无环图中最后一个任务除外。
以图3中处理核“2”为例，在处理完任务“T4”时，存在一段空闲时间。
若存在空闲状态，根据有向无环图获取当前处理任务的所有后续任务，并计算出当前任务的结束时间FTcur和所有后续任务中最早开始数据传输的时间STear；若处理任务完成后不存在空闲状态，结束DVFS等级调节。
以图3中处理核“2”为例，在处理完任务“T4”时，存在一段空闲时间。根据DAG获取当前任务T4的所有后续任务，并计算出当前任务T4的结束时间FTcur和所有后续任务中最早开始数据传输的时间STear。由图3可知，T4的后续任务有T6，由图5可知FTcur＝7.9，STear＝13.5；
判断当前任务的结束时间FTcur和所有后续任务中最早开始数据传输的时间STear大小；
若FTcur＜STear，根据第二预设条件，对当前核处理处理任务的DVFS等级进行调节。
若FTcur＞STear，结束DVFS等级调节。
第二预设条件为：在满足第一预设条件的前提下，使得DVFS尽可能小，即调节后满足FTcur≤STear。
以图3中处理核“2”为例，在处理完任务“T4”时，已经计算出FTcur＝7.9，STear＝13.5，那么FTcur＜STear，根据表2可知，处理核“2”处理T4的DVFS等级可从4调节至1，此时FTcur＝13.5，满足FTcur≤STear。
DVFS等级调节后，第一处理时间Cmax1＝24.8，第一总能耗TEC1＝54.98，调节后的第一处理时间与第一总能耗对应的甘特图和能耗图如图5和图6所示
图7是根据一示例性实施例示出的一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度装置的框图；参照图7，该装置包括：任务获取模块710、约束模块720、图形生成模块730和DVFS调节模块740。
任务获取模块710，获取处理任务且根据有向无环图描述处理任务的约束关系，通过处理核执行处理任务；
约束模块720，根据预设的约束条件，使处理核执行处理任务的处理时间与总能耗满足约束条件；
图形生成模块730，根据获取满足约束条件的调度方案，并获取在第一调度方案下的第一处理时间与第一总能耗，根据第一处理时间与第一总能耗生成对应的甘特图和能耗图；
DVFS调节模块740，根据处理任务的约束关系、甘特图和能耗图，对调度方案的自适应动态电压频率调整技术DVFS进行调节。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图8示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备800的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图8所示，设备800包括计算单元801，其可以根据存储在只读存储器(ROM)802中的计算机程序或者从存储单元808加载到随机访问存储器(RAM)803中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 803中，还可存储设备800操作所需的各种程序和数据。计算单元801、ROM 802以及RAM 803通过总线804彼此相连。输入/输出(I/O)接口805也连接至总线804。
设备800中的多个部件连接至I/O接口805，包括：输入单元806，例如键盘、鼠标等；输出单元807，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元808，例如磁盘、光盘等；以及通信单元809，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元809允许设备800通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
计算单元801可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元801的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元801执行上文所描述的各个方法和处理，例如所述语音指令响应方法。例如，在一些实施例中，所述语音指令响应方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元808。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 802和/或通信单元809而被载入和/或安装到设备800上。当计算机程序加载到RAM 803并由计算单元801执行时，可以执行上文描述的所述语音指令响应方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元801可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行所述语音指令响应方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度方法，其特征在于，包括：
获取处理任务且根据有向无环图描述所述处理任务的约束关系，通过处理核执行所述处理任务；
根据预设的约束条件，使所述处理核执行所述处理任务的处理时间与总能耗满足所述约束条件；
获取满足所述约束条件的调度方案，并获取在所述调度方案下的第一处理时间与第一总能耗，根据所述第一处理时间与第一总能耗生成对应的甘特图和能耗图；
根据所述处理任务的约束关系、甘特图和能耗图，对所述调度方案的自适应动态电压频率调整技术DVFS进行调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理任务包括获取原始海上数据任务、海上目标检测任务、海下传感数据处理任务、海上物体识别任务、方位信息处理任务、感知信息计算任务、导航任务处理任务、保存处理结果任务中的任一一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理时间包括：
计算开销，所述计算开销w(Ti,Ck,p)表示处理核Ck在DVFS级别为p下执行处理任务Ti所需时间，具体表示为：
Figure RE-FDA0003846103290000011
其中CCik表示在处理核Ck上执行处理任务Ti所需的时钟周期数，fkp表示处理核Ck在DVFS级别为p时的频率
通信开销，其中，通信开销cM(Ti,Tj,Ck,Cl)为数据从Ti传输至Tj所花费的时间，具体表示为：
Figure RE-FDA0003846103290000012
Figure RE-FDA0003846103290000021
其中A(Ti,Tj)表示处理任务Ti和Tj之间的通信量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总能耗包括：
所述处理核空闲状态消耗的能量Eidle，其中，所述Eidle具体表示为：
Figure RE-FDA0003846103290000022
其中，SPk表示处理核Ck的空闲功率，ITk表示处理核Ck的空闲时间；
所述处理核活动状态消耗的能量Eactive，其中，所述Eactive具体表示为：
Figure RE-FDA0003846103290000023
其中，
Figure RE-FDA0003846103290000024
代表电路的电容，Ukp是处理核Ck在DVFS级别为p时的电源电压。
数据传输消耗的能量Ecom，其中，所述Ecom具体表示为：
Figure RE-FDA0003846103290000025
其中，D(Ck,Cl)表示处理核Ck和Cl之间的曼哈顿距离，Erouter表示单位数据传输所消耗的路由能量，Elink表示根据单位曼哈顿距离所得单位数据传输产生的能耗。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的约束条件包括：
所述处理任务的处理时间与总能耗最小，公式如下：
Figure RE-FDA0003846103290000026
minz2＝Eidle+Eactive+Ecom,
其中，Cmax为
Figure RE-FDA0003846103290000027
为处理核的处理时间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述处理任务的约束关系、甘特图和能耗图，对所述调度方案的自适应动态电压频率调整技术DVFS进行调节，包括：
根据所述甘特图和能耗图监测所述第一处理时间与第一总能耗，确保所述第一处理时间与第一总能耗在DVFS调节进程中始终满足第一预设条件；
随机选择一个处理核并获取分配到所述处理核上的处理任务，检查所述处理任务完成后是否存在空闲状态，有向无环图中最后一个任务除外；
若存在空闲状态，根据有向无环图获取当前处理任务的所有后续任务，并计算出当前任务的结束时间FTcur和所有后续任务中最早开始数据传输的时间STear；
判断当前任务的结束时间FTcur和所有后续任务中最早开始数据传输的时间STear大小；
若FTcur＜STear，根据第二预设条件，对当前核处理所述处理任务的DVFS等级进行调节。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述处理任务完成后不存在空闲状态，结束DVFS等级调节。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
若FTcur＞STear，结束DVFS等级调节。
9.一种面向海上无人设备的高能效异构多核调度装置，其特征在于，包括：
任务获取模块，获取处理任务且根据有向无环图描述所述处理任务的约束关系，通过处理核执行所述处理任务；
约束模块，根据预设的约束条件，使所述处理核执行所述处理任务的处理时间与总能耗满足所述约束条件；
图形生成模块，根据获取满足所述约束条件的调度方案，并获取在第一调度方案下的第一处理时间与第一总能耗，根据所述第一处理时间与第一总能耗生成对应的甘特图和能耗图；
DVFS调节模块，根据所述处理任务的约束关系、甘特图和能耗图，对所述调度方案的自适应动态电压频率调整技术DVFS进行调节。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-8中任一所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117349029A (zh) * 2023-12-04 2024-01-05 浪潮电子信息产业股份有限公司 异构计算系统、能耗确定方法、装置、电子设备及介质

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