[发明专利]一种基于MILP的周期关联任务异构多核映射调度方法

说明书

本发明公开了一种基于MILP的周期关联任务异构多核映射调度方法，在保证关联任务的先后约束与通信，以及任务周期性的不交叠执行的前提下，基于混合整数线性规划来最小化所使用的处理器核数目或者最小化调度延时，求解得到最优调度方案。因此，本发明能够有效地解决架构为全连接的异构多核系统中有先后约束的周期任务的映射调度问题。

技术领域

本发明涉及异构多核系统的映射调度方法，特别涉及一种基于MILP的周期关联任务异构多核映射调度方法。

背景技术

在实时通信系统中，通信处理过程可以被模型化为周期关联任务集，其中每一个通信模块被视为一个子任务，数据的依赖关系被视为任务与任务间的先后关系，而每一个通信模块都是周期性的到来，而且每个模块的数据帧呈倍数关系。为了处理连续不断的数据流，任务模块通常都是计算密集型和高度并行化的，因此它们非常适合在多核系统中执行。对于当下发展迅速的移动通信应用来讲，多核处理器具有极大的优势，在通信领域具有极其广泛的应用。在众多的多核系统中，异构多核变得越来越受关注，通过将多个计算能力不同的处理器集成在一起，能够提供更有效的处理能力。而如何应用异构多核处理器来实现多种多样的通信系统以及完成多标准的解决方案，首要考虑的是周期关联任务在异构多核系统中的映射调度问题。

周期关联任务在异构多核系统中的映射调度问题即是如何把N个周期任务分配到合适的处理器上以及安排每个处理器上任务的执行顺序。每个任务由执行时间以及任务周期进行表征，任务的任意两个连续实例间的时间间隔等于其周期，一旦任务的开始时间以及执行的处理器被指定以后，任务将会在确定的时间点上周期性的执行，且与其他的任务不发生冲突，即执行时间不交叠。

虽然周期关联任务在异构多核系统中的映射调度问题已经被证明是NP难问题，同时研究者们也针对不同的问题背景做出了大量的研究。但由于在实际应用中，存在通用处理器以及专用处理器(如DSP、FPGA等)协同处理任务的应用场景，而该应用场景下的多处理器架构是包含多个异构的处理器池，每个处理器池中包含的处理器是同构的，处理器之间是全连接的。而目前还没有针对周期关联任务在该异构多核处理器架构中的映射调度的研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种能够将有先后约束的周期任务映射调度到异构多处理器中的映射调度算法，并使得所用的处理器数目最少或者调度延时最短。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于MILP的周期关联任务异构多核映射调度方法，其特征在于，包括，

任务定义；其中，给定N个任务，任务集表示为T＝{τ₁，τ₂，…，τ_N}，每个任务的周期为T_i，任务的第一次执行时间为s_i，任务的执行时长为b_mi；当两任务τ_i，τ_j相关联时表示为τ_i→τ_j，且任务τ_i与任务τ_j之间的通信时长为e_ij；给定M个处理器池，处理器池集表示为Φ＝{ψ₁，ψ₂，…，ψ_M}，每个处理器池中包含P个处理器，处理器池中的处理器集定义为P＝{p₁，p₂，…，p_P}；

设定约束条件；其中，设定的约束条件包括：

任务执行约束条件：

任务映射约束条件：其中二元变量map_imp＝{0，1}，当map_imp为1时表示任务τ_i被映射到第m个处理器池的第p个处理器上；