基于FPGA加速的異構(gòu)計算多結(jié)點系統(tǒng)實時硬件任務(wù)調(diào)度與管理.pdf

1、隨著單處理機計算速度和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷提高與發(fā)展,計算機應(yīng)用范圍逐漸擴大,異構(gòu)計算系統(tǒng)在現(xiàn)實生活和工作中得到了廣泛運用。實時硬件任務(wù)調(diào)度與資源管理是異構(gòu)計算系統(tǒng)的關(guān)鍵問題,是研究中亟待解決的一個難題。
　　異構(gòu)計算的實時硬件任務(wù)調(diào)度目標是在有限約束條件的前提下為實現(xiàn)一定性能指標而盡量減少整個系統(tǒng)的處理時間。文中所提出的異構(gòu)計算系統(tǒng)是基于現(xiàn)場可編程門陣列FPGA加速的多結(jié)點處理系統(tǒng)。實時硬件任務(wù)調(diào)度分為全局系統(tǒng)調(diào)度和目標處理結(jié)點的局部

2、調(diào)度。在全局系統(tǒng)調(diào)度下,本文針對最佳適應(yīng)算法Best-Fit的缺陷提出了性能更高的基于首適應(yīng)的最佳適應(yīng)算法BFBOFF;而在目標處理器結(jié)點的局部調(diào)度下,本文在避免最大入侵的原則上提出了一種避免入侵最佳適應(yīng)算法AIBFA。通過實驗的性能仿真證實了BFBOFF算法和AIBFA算法分別降低了全局系統(tǒng)調(diào)度的平均時間負載率和目標處理器結(jié)點局部調(diào)度的任務(wù)拒絕率。
　　本文對目標處理結(jié)點上的FPGA資源管理的研究包括尋找空閑資源全集算法和任務(wù)在

3、FPGA上的放置算法。高效的FPGA空閑資源管理策略對系統(tǒng)整體性起著非常重要的作用。針對尋找空閑資源全集的問題提出了一種基于單向棧的算法來尋找最大空閑矩形(MFR),利用可重構(gòu)計算單元的不同M值進出單向棧來搜索到所有最大空閑矩形,通過實驗表明,算法通過使用單向棧與算法優(yōu)化,有效提高了查找空閑資源全集時的性能。硬件任務(wù)在FPGA上的放置就類似于軟件任務(wù)在計算機內(nèi)存中的運行,隨著硬件任務(wù)的放置,FPGA中的資源碎片可能會越來越多,這嚴重地影