基于遺傳算法的異構多核關鍵任務低功耗調度研究.pdf

1、近年來,日益突出的能耗問題促使處理器結構由單核向多核轉變。多核處理器系統(tǒng)利用調度策略及低功耗技術可有效控制處理引擎的運行速率及功耗,成為降低系統(tǒng)能耗的有效途徑之一。然而,現(xiàn)有低功耗任務調度技術多針對單核系統(tǒng),難以充分發(fā)揮多核處理器的能耗優(yōu)化效果,而異構多核處理器各處理引擎在執(zhí)行任務過程中頻率及功耗等參數(shù)的不同,使得基于異構多核處理器系統(tǒng)的低功耗調度問題更加復雜,成為當今學術界研究的熱點課題。
　　 基于異構多核系統(tǒng)的低功耗任務調

2、度是一個典型的NP完全問題。解決該問題的現(xiàn)有算法多采用兩階段的啟發(fā)式策略,首先利用當前異構多核平臺的劃分算法將任務分配至各處理單元,然后,在給定的任務分配方案下,結合低功耗技術及調度算法確定任務的執(zhí)行順序和處理引擎的電壓或頻率級別。當前算法多依賴于隨機搜索策略,算法的時間復雜度較高且較少關注任務特性對低功耗技術節(jié)能效果的影響,針對現(xiàn)有算法運行效率低及節(jié)能效果欠佳的問題,本文提出了一種改進的異構多核低功耗調度策略。
　　 針對異構

3、多核低功耗調度算法的任務劃分策略,提出了一種改進的遺傳算法。該算法結合模擬退火思想的Metropolis接受準則,改進遺傳算法的種群更新機制以擴大問題的解空間,克服傳統(tǒng)遺傳算法易于陷入局部最優(yōu)解的“早熟”現(xiàn)象。改進后的劃分策略將任務分配方案編碼為染色體,利用遺傳算法和模擬退火算法的相關算子搜索能耗最低的任務分配方案。
　　 針對算法的低功耗任務調度策略,在分析現(xiàn)有算法的基礎上,結合當前流行的動態(tài)電壓縮放技術,提出了一種基于關鍵任

4、務分析的低功耗調度算法。文中首先分析研究了關鍵任務對任務實時性的影響,在給定的任務分配策略下,優(yōu)先安排時效性緊迫的任務節(jié)點,然后,在滿足任務截止期要求的前提下,以最大限度地降低系統(tǒng)能耗為目標,調整任務所處執(zhí)行單元的電壓級別。
　　 為驗證算法性能,根據(jù)當前異構多核平臺下的低功耗任務調度模型,設計實現(xiàn)了一個模擬系統(tǒng),并在該系統(tǒng)下仿真實現(xiàn)了文中的解決方案及若干現(xiàn)有算法,將文中算法的任務劃分及低功耗調度策略從能耗降低率和時間復雜度兩方