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《解放军信息工程大学》 2009年
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基于服务属性区分的可重构任务调度研究

黄万伟  
【摘要】:可重构器件内部的资源规模越来越大,并提供了实时部分动态可重构(Run-Time Partial Reconfiguration, RTPR)功能,支持运行任务在器件中的动态切换过程。利用可重构任务调度系统对器件资源进行有效管理,为任务确定合适的切换时机和布局区域,将使更多任务在器件中并行运行,有利于提高器件的资源利用率,因而可重构任务调度系统对发挥可重构计算性能至关重要。 本论文依托“十一五”国家863计划项目《可重构路由器构件组研制》课题,分析了现有的可重构任务调度系统,并得出以下结论:基于任务自身时空属性的调度和布局过程,无法反映前后任务之间服务属性差异,包括紧迫度和依赖关系等服务属性。本文提出了基于服务属性区分的可重构任务调度系统模型,并对该调度系统提出了一种离散预约调度算法;分析了对预约任务进行抢占调度的可行性,并结合任务之间的紧迫度差异,提出了一种支持紧迫度属性区分的预约抢占调度算法;针对存在依赖属性的相依性任务集合,提出了一种基于依赖区分排序的调度算法,并通过提前任务的配置起始时刻,加快任务集合的运行结束时间。 本文的主要研究内容包括以下几个方面: 1.分析了现有的可重构任务调度系统及其调度算法,指出现有的调度系统以布局器为中心,对任务都采用统一的FCFS(First Come First Served)调度模式,忽略了不同任务之间的服务属性差异;现有的基本调度(Basic Scheduling, BS)算法和预约调度(Planning Scheduling, PS)算法,由于各任务的调度过程相互独立,不但无法反映前后任务的服务属性差异,而且带来任务调度行为的自私性和盲目性,不利于对可重构资源的整体优化利用。 2.提出了一种区分服务属性的可重构任务调度系统模型,并给出了本模型的基本组成单元及功能描述。不同于现有的可重构任务调度系统,本系统以调度器为核心,布局器和资源管理器分别在调度器控制下实现任务布局和资源维护过程。基于时域资源切片组成的紧凑型资源管理器,为后续提出的离散预约调度算法提供了前提条件;调度器支持对调度结果的再处理功能,为后续研究预约抢占调度提供了支撑环境。 3.提出一种弹性化离散预约(Elastic Discrete Planning, EDP)调度算法。对连续时刻切片组成的资源管理器,证明了对其引入离散预约调度的可行性;对由时域资源切片组成的资源管理器,证明了只需在各切片的初始时刻进行布局;针对孤立的运行启动事件,证明了在调度时可跳过在该事件发生时刻的布局过程。相对于在各活动时刻都布局的Stuffing算法,EDP算法通过对松弛度内的时域资源切片进行分类,生成了潜在布局时刻表(Potential Placing Time List, PPTL),在基于PPTL表的预约调度过程中,避免了在松弛度的所有活动时刻都进行布局。 4.提出一种支持紧迫度区分的预约抢占调度(Preemptive Scheduling based on Urgency Differentiated, PSUD)算法。通过对预约抢占的可行性分析,并结合对任务引入的紧迫度定义,采用最大紧迫度优先(Maximum Urgency First, MUF)策略对预约任务进行抢占调度。在抢占调度过程中,利用资源优先策略、建立抢占阈值和失效恢复机制,减少了失效任务再调度次数,从而提高了抢占调度效率。实验表明,相对于BS和PS调度算法,PSUD算法提高了任务调度的整体成功率;在支持抢占调度过程中,EDP算法不但与Stuffing算法的调度效果相同,并缩短了任务的预约调度开销。 5.对依赖关系与资源限制下的相依性任务集合,提出一种基于依赖区分排序(Dependance Differentiatting Sequence, DDS)的调度算法。利用有向无环图(Direct Acyclic Graph, DAG)描述任务间的复杂依赖关系,说明了依赖区分排序策略的必要性。基于任务的依赖区分排序,建立了针对相依性任务的三维资源模型,证明了基于PPTL-E表的离散预约算法对相依性任务调度同样有效。实验表明,DDS算法避免了发生任务调度死锁;通过提前任务的配置起始时刻,将有效加快任务集合的运行结束时间。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP393.05

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 肖庆辉;可重构系统硬件任务布局布线技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 齐骥;李曦;胡楠;周学海;龚育昌;王峰;;基于硬件任务顶点的可重构系统资源管理算法[J];电子学报;2006年11期
2 李仁发,周祖德,陈幼平,徐成,李方敏;可重构计算的硬件结构[J];计算机研究与发展;2003年03期
3 齐骥;李曦;于海晨;胡楠;龚育昌;王立刚;;一种面向动态可重构计算的调度算法[J];计算机研究与发展;2007年08期
4 李涛;杨愚鲁;;可重构资源管理及硬件任务布局的算法研究[J];计算机研究与发展;2008年02期
5 梁;周学功;王颖;彭澄廉;;采用预配置策略的可重构混合任务调度算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2007年05期
6 周博;王石记;邱卫东;彭澄廉;;SHUM-UCOS:基于统一多任务模型可重构系统的实时操作系统[J];计算机学报;2006年02期
7 周学功;梁樑;黄勋章;彭澄廉;;可重构系统中的实时任务在线调度与放置算法[J];计算机学报;2007年11期
8 余谅;周激流;;一种基于有向无环图的相依性网格任务调度算法[J];四川大学学报(自然科学版);2007年03期
9 龚育昌;齐骥;胡楠;王立刚;;一种支持动态可重构系统的布局碎片量化方法[J];小型微型计算机系统;2007年05期
10 龚育昌;齐骥;胡楠;王峰;王立刚;;部分可重构系统布局的一种新算法[J];中国科学技术大学学报;2007年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 张林家;;基于Pareto遗传算法的多目标优化[J];鞍山师范学院学报;2008年04期
3 侯慧;曹伟;王健;来金梅;童家榕;;动态可重构技术浅述[J];半导体技术;2008年07期
4 魏建军;孔永健;关彦斌;;多目标优化在路面养护决策中的应用[J];北京交通大学学报;2007年01期
5 张凯;赵国荣;姜静;;粒子群算法在武器装备保障资源优化中的应用[J];兵工自动化;2010年01期
6 宗士增;钱林方;徐亚栋;;火炮反后坐装置动力学耦合分析与优化[J];兵工学报;2007年03期
7 王仲民;戴怡;赵辉;;混沌遗传混合算法及其在弹簧剪应力校核中的应用[J];兵工学报;2009年08期
8 李昌隆;程鹏;陈晓波;柴旭东;;按区域惩罚划分的并行多目标遗传算法[J];北京航空航天大学学报;2005年11期
9 李慧丽;郎利辉;焦伟;苏怀忠;;预应力钢丝缠绕缸体结构轻量化关键技术[J];北京航空航天大学学报;2009年07期
10 王丽;刘玉树;徐远清;;基于在线归档技术的多目标粒子群算法[J];北京理工大学学报;2006年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘志雄;杨光祥;;基于轮盘赌概率分配编码方法的并行机调度优化[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 方达;;粗粒度动态可重构处理器中的并发任务调度问题研究[A];四川省通信学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 张启义;常树春;张永利;;改进遗传算法在公路运输装备战场抢修中的应用[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
5 张启义;唐小平;李振东;;基于改进遗传算法的战区联勤军事物流运输保障研究[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
6 路凤敏;蒋建林;徐进澎;;多目标反p-中心问题的单亲遗传模拟退火混合算法[A];中国运筹学会第十届学术交流会论文集[C];2010年
7 杨杰;;模糊条件下变质性物品库存控制模型[A];全国第九届企业信息化与工业工程学术会议论文集[C];2005年
8 甘屹;杜继涛;;基于并行蚁群优化的车间调度研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第八届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2009年
9 姜宏伟;黄守平;;变压器遗传进化过程中的适应度计算[A];第十届中国科协年会科技创新与工业强市战略论坛论文汇编[C];2008年
10 姜宏伟;黄守平;;变压器遗传进化过程中的适应度计算[A];晋冀鲁豫鄂蒙云贵川沪甘湘渝十三省(市区)机械工程学会2008年学术年会——机电工程类技术应用论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 殷进勇;可重构系统中实时任务调度算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 胡沙;面向服务的模具企业信息系统集成平台关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
6 何英;干旱区典型流域水资源优化配置研究[D];新疆农业大学;2010年
7 李熹平;快速热循环注塑模具及工艺关键技术研究[D];山东大学;2010年
8 李春洋;基于多态系统理论的可靠性分析与优化设计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 司俊德;基于人体损伤的工程车辆翻车保护系统性能研究[D];吉林大学;2011年
10 程方晓;基于自适应保持多样性遗传算法的汽车动力传动系多目标优化[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
2 黄铖;无人艇的有限元参数化建模与变截面优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 赵淑香;零航速下减摇鳍的运动规律与能量优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王东阳;多智能体调度优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 林鸿蕴;船用封闭行星齿轮传动优化设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 石丽丽;智能优化算法对比研究及其在船体双底结构优化中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孙承夏;混合进化算法及其在生产调度中的应用[D];大连理工大学;2010年
9 李鹤鹏;基于搜索算法的煤矿生产系统可靠性优化研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 韩万超;正负压波定位在地埋输油管道检堵中的应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 李涛;杨愚鲁;;可重构资源管理及硬件任务布局的算法研究[J];计算机研究与发展;2008年02期
2 周学功;梁樑;黄勋章;彭澄廉;;可重构系统中的实时任务在线调度与放置算法[J];计算机学报;2007年11期
3 龚育昌;齐骥;胡楠;王立刚;;一种支持动态可重构系统的布局碎片量化方法[J];小型微型计算机系统;2007年05期
4 龚育昌;齐骥;胡楠;王峰;王立刚;;部分可重构系统布局的一种新算法[J];中国科学技术大学学报;2007年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵刚;FPGA结构和布局布线算法研究[D];西安电子科技大学;2008年
2 彭日光;动态可重构片上系统的任务在线放置和调度算法研究[D];湖南大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 齐骥;李曦;胡楠;周学海;龚育昌;王峰;;基于硬件任务顶点的可重构系统资源管理算法[J];电子学报;2006年11期
2 李仁发,周祖德,陈幼平,徐成,李方敏;可重构计算的硬件结构[J];计算机研究与发展;2003年03期
3 齐骥;李曦;于海晨;胡楠;龚育昌;王立刚;;一种面向动态可重构计算的调度算法[J];计算机研究与发展;2007年08期
4 杨超峰;胡铭曾;;FPGA计算[J];计算机科学;1999年09期
5 李涛;刘培峰;杨愚鲁;;动态部分重配置及其FPGA实现[J];计算机工程;2006年14期
6 周博;邱卫东;谌勇辉;彭澄廉;;基于簇的层次敏感的可重构系统任务划分算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年05期
7 周博;王石记;邱卫东;彭澄廉;;SHUM-UCOS:基于统一多任务模型可重构系统的实时操作系统[J];计算机学报;2006年02期
8 方潜生,王煦法,何劲松;硬件进化的快速算法模型研究[J];中国科学技术大学学报;2003年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨晶;曾斌;;基于遗传算法的维修任务调度优化及仿真[J];计算机工程;2009年18期
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4 刘红文;龙巧云;;基于时间成本的服务网格调度问题的研究[J];电脑知识与技术;2010年32期
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10 胡宏政;黄琦;;基于遗传算法的网格任务调度研究[J];计算机时代;2006年03期
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3 赖华;王勇;;网格环境中基于改进蚂蚁算法任务调度的研究[A];江苏省现场统计研究会第十次学术年会论文集[C];2006年
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7 王璐璐;张素伟;任颉;;网格调度算法[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
8 张道德;杨光友;苏旭武;丁毅;;基于ARM架构移植μC/OS-Ⅱ的任务调度[A];2005年十二省区市机械工程学会学术年会论文集(湖北专集)[C];2005年
9 颜桐;李巍;李云春;;计算网格环境下以QoS为指导的启发式任务调度[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集(二)[C];2006年
10 贺晓丽;;一种用于解决并行任务分布问题的广义遗传算法[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
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1 曲芳 戴江勇 龚界文 院宣 肖文正 杨丽;坚决落实型号任务调度令[N];中国航天报;2008年
2 何川 方兴;运筹帷幄决胜千里[N];计算机世界;2001年
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10 山东 王杰;抓住“Windows资源管理器”的尾巴[N];电脑报;2002年
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1 黄万伟;基于服务属性区分的可重构任务调度研究[D];解放军信息工程大学;2009年
2 瞿进;可重构系统软硬功能划分及任务调度技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
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10 杨成伟;云计算环境下动态流程优化调度问题研究[D];山东大学;2012年
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1 陈端君;基于P2P技术的网格任务调度策略研究[D];燕山大学;2010年
2 王豪博;Ad Hoc网格中任务调度问题的研究[D];武汉理工大学;2011年
3 廖新粮;基于任务调度的自动测试方法及系统实现[D];电子科技大学;2011年
4 符晓青;改进的蚁群算法在网格任务调度中的研究[D];大连交通大学;2010年
5 刘沙;可重构系统任务调度与系统级FPGA抗辐照设计[D];复旦大学;2010年
6 吴俊;基于计算网格的任务调度算法研究[D];湖南大学;2005年
7 胡艳丽;计算网格中基于时间均衡的任务调度方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
8 李星;网格技术研究和基于蚂蚁算法的任务调度仿真器设计[D];河北工业大学;2004年
9 钟旭;基于混合遗传算法的异构网格任务调度[D];山东大学;2010年
10 张祖礼;网格计算中带有资源属性选择的任务调度的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
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