【摘 要】
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异构多核处理器因其出色的计算性能和并行任务处理能力,被广泛地应用于智能手机、自动化机器人、可穿戴设备等移动嵌入式电子产品中。然而,受限于电池技术的缓慢发展,移动设备在性能提升的同时,还要满足一定的能耗限制。常用的DVFS技术虽然能降低能耗,但也带来了性能的降低。因此,需要通过合理的任务调度方法在DVFS的基础上进一步优化异构多核处理器的性能与能耗。针对此问题的研究主要集中于如何在一定的能耗约束下,
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异构多核处理器因其出色的计算性能和并行任务处理能力,被广泛地应用于智能手机、自动化机器人、可穿戴设备等移动嵌入式电子产品中。然而,受限于电池技术的缓慢发展,移动设备在性能提升的同时,还要满足一定的能耗限制。常用的DVFS技术虽然能降低能耗,但也带来了性能的降低。因此,需要通过合理的任务调度方法在DVFS的基础上进一步优化异构多核处理器的性能与能耗。针对此问题的研究主要集中于如何在一定的能耗约束下,最小化应用程序的完成时间,即最小化应用程序的整体调度长度,从而提升系统性能。目前常用的有基于任务能耗权重的调度等方法,但这些方法在能耗预分配策略、任务优先级确定方式、调度的局部最优特性等方面仍存在不足。针对上述不足,本文提出了一套基于任务层级结构和调度后处理的解决方法。该方法主要包含四个部分。第一,针对现有方法在进行任务能耗预分配时考虑的因素过少的问题,提出了一种考虑任务层级结构的能耗预分配策略,提高了能耗预分配的合理性,从而缩短了应用程序的调度长度;第二,基于任务能耗预分配策略和遍历的方法,设计了新的任务调度算法;第三,针对传统的任务优先级确定方式,提出了动态优先级调整机制,使任务优先级的确定更加有利于缩短应用程序的调度长度;第四,针对调度过程的局部最优特性,提出了任务频率再调节机制,即在初步的任务调度之后对任务的执行频率进行再调节,减轻了局部最优特性产生的负面影响,从而进一步缩短应用程序的调度长度。本文基于真实的并行应用程序和随机应用测试程序,通过改变能耗约束或者任务的规模,进行了大量的对比实验以验证方法的有效性。实验结果表明,与其他现有方法相比,本文提出的解决方法在相同的能耗约束下,可以获得更短的调度长度,调度长度相比于最新的现有方法缩短了6%~15%左右。
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