異構多核片上系統自適應實時任務調度機制及算法研究

《異構多核片上系統自適應實時任務調度機制及算法研究》是依託湖南大學，由徐成擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：異構多核片上系統自適應實時任務調度機制及算法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐成
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

低功耗實時任務調度是異構多核片上系統（MPSoC）面向實際套用的核心支撐技術。本項目以無人駕駛汽車套用為背景，針對制約異構MPSoC推廣的關鍵的任務調度問題進行研究，分析計算任務與異構平台之間的相互關係，研究異構MPSoC平台建模的理論、技術和方法，綜合線上和離線調度機制，建立多核任務調度模型，將處理器及任務的實時反饋加入調度算法之中，考慮任務優先權及其在不同核心上運用的性能、功耗差異，設計低功耗實時自適應異構MPSoC任務調度算法，對整體調度框架進行仿真驗證和實測評估。通過本項目研究，可望在理論上揭示異構多核任務調度中多目標最佳化的瓶頸和新的解決思路，闡明任務調度策略與系統平台之間的相互關係，建立低功耗實時任務調度框架；在套用上為面向特定需求的異構多核任務調度問題提供系統解決方案，促進異構MPSoC在嵌入式系統中的推廣套用。

結題摘要

任務調度是異構多核片上系統(MPSoC)面臨的重要問題，也是NP完全問題，需要在不同約束下設計特定算法。本項目面向以無人駕駛汽車為代表的複雜套用環境，研究了異構MPSoC中任務調度系列關鍵問題，具體如下： 在計算任務分析方面，本項目針對無人駕駛汽車中常見計算任務，研究了道路檢測、交通標誌識別、運動目標檢測、陰影消除和奇異值分解等算法。道路檢測和交通標誌識別是無人駕駛汽車套用的基礎；運動目標檢測對於無人駕駛汽車應對複雜環境至關重要，陰影消除關係到目標檢測算法的效果，奇異值分解算法是提高算法效率的重要方法。通過這些算法的研究，分析計算任務特性，為任務調度打好基礎。 在任務調度模型方面，本項目基於由通用處理器和可重構單元構成的異構多處理器，開展任務模型研究。研究了彈性任務模型、反饋任務模型、節能調度任務模型等。根據反饋信息和任務的彈性屬性，設計動態彈性調度機制；綜合離線和線上兩種調度機制，設計多核任務調度模型。 在任務調度算法方面，本項目瞄準無人駕駛汽車上高性能計算平台，綜合考慮實時性、功耗等關鍵因素，在滿足任務截止期的條件下，根據各處理器的反饋，結合服務等級、功耗等參數，設計自適應任務調度算法。算法研究主要包括以下幾個方面：可重構調度算法、彈性調度算法、節能調度算法、溫度感知調度算法。 本項目搭建嵌入式處理平台，開展任務調度算法的套用研究。針對“數學分離”中的複雜計算問題，設計了基於ARM-A9和FPGA的多處理器平台，開展軟硬體劃分算法研究；針對無人駕駛汽車中的視頻處理系統，採用基於ARM和DSP核心的異構MPSoC晶片，設計多核視頻處理平台，開展視頻處理算法的套用研究。 本項目充分考慮計算任務與異構平台之間的關係，研究了異構MPSoC平台建模的理論、技術和方法；綜合考慮了線上和離線調度機制，建立了多核任務調度模型；考慮任務優先權和任務的實時反饋，設計了彈性及反饋調度方法；考慮任務在不同核心上運用的性能、功耗、溫度的差異，設計節能調度及溫度感知調度算法，並對整體調度框架進行仿真驗證和實測評估。通過本項目研究，在理論上為異構多核任務調度中多目標最佳化提出了新的解決思路，闡明了任務調度策略與系統平台之間的關係，建立了針對不同套用需求的實時任務調度框架；在套用上為面向複雜計算環境套用的的異構多核任務調度問題提供了參考解決方案，將促進異構MPSoC在嵌入式系統中的套用推廣。