《多處理器片上系統中溫度敏感的節能調度研究》是依託山東大學，由李新擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多處理器片上系統中溫度敏感的節能調度研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李新
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多處理器片上系統（MPSoC）是指在單晶片上集成多個處理器核心，通過並行處理提升系統的性能，這種處理器已經得到了科研領域的廣泛關注和工業界的大力支持。在提高處理能力的同時，MPSoC晶片也帶來了功耗過高和發熱量大等方面的問題。在滿足實時系統截止期和晶片閾值溫度需求的約束下，如何進行任務調度、降低晶片能耗是一個亟需解決的熱點問題。本研究擬在MPSoC中建立功率-溫度-能耗動態預測和度量模型，並在該模型基礎上研究溫度和能量動態管理機制；針對由硬實時任務和軟實時任務組成的混合實時任務集合，擬採用反饋控制的方法，提出一組低功耗的實時調度算法；針對不同任務的實時性需求，結合動態電壓/頻率調整技術，對實時任務調度算法做出最佳化；進一步建立一個基於MPSoC的實時任務調度仿真系統，對所提出的模型和算法進行評估。本項目將建立一套高效的動態度量模型和實時調度機制，對推動多處理器實時系統發展提供理論和技術支持。
結題摘要
多處理器片上系統（MPSoC，即異構多核處理器）是將多個處理器或功能模組(通用處理器、語音、圖形處理器等)集成在一個晶片上的特殊多處理器系統。這類晶片通過高集成度、並行處理提升系統的整體性能，在高性能計算和嵌入式系統等領域（例如，眾核處理器、多核手機處理器）得到了廣泛套用。然而，在集成度提高的同時，MPSoC 晶片帶來了功耗過高、散熱慢、溫度過高、分布不均衡等問題。這些問題嚴重製約著高性能微處理器的套用和發展。在滿足任務要求、晶片閾值溫度的約束下，如何通過任務調度和動態電壓頻率調整技術，降低晶片能耗是一個亟需解決的熱點問題。根據晶片工藝結構和任務運行時參數等信息，本項目建立了一套功率-溫度-能耗動態度量和預測模型，並在該模型基礎上研究了溫度控制、能量動態管理和可信通信機制。（1）在功率-溫度-能耗動態度量和預測模型中，本課題研究了基於溫度滑動視窗模型；在任務位置和處理器頻率指定中，研究了基於整數線性規劃的靜態分配模型。（2）在任務調度策略中，針對不同任務的截止期、依賴約束、重要程度等因素，研究一種多處理器上考慮溫度時空變化的獨立任務調度策略，一種支持DVFS並且考慮任務依賴約束的任務調度策略，和一種集群伺服器上考慮任務依賴約束的任務調度策略。這些策略能夠在不影響任務截止期、執行順序的條件下，做出節能最佳化，儘量減少處理器和整個系統的能耗。（3）在可信通信研究中，研究了基於機率穩定模型的可信調度和路由策略，設計了一組適合於移動自組織網路的可信調度和路由算法。（4）在理論研究的基礎上，設計了一個考慮多核晶片考慮處理器結構、核心溫度、任務運行參數等多種因素的並行任務調度仿真系統，對所提出的模型和算法進行評估。本項目按原計畫順利進行，主要研究內容已經完成，在功率-溫度-能量管理模型、溫度或能耗感知的調度算法、自組織網路路由協定等方面取得了部分研究成果。項目累計發表或錄用科研論文18篇，國家發明或實用新型專利4項。本項目為推動高性能多處理器系統和移動自組織網路的發展提供理論依據和技術支持。
