制程變異下的性能產(chǎn)出，幫助MPSoC的設(shè)計者在設(shè)計時選擇最優(yōu)的任務(wù)分配及調(diào)度策略。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明任務(wù)分配與調(diào)度策略評估框架圖；
圖2為本發(fā)明的流程圖；
圖3為本發(fā)明中對任務(wù)建模的示意圖；
圖4為本發(fā)明中對任務(wù)監(jiān)視器建模的示意圖；
圖5為本發(fā)明中對PE建模的示意圖；
圖6為本發(fā)明中對功耗建模的示意圖；
圖7為本發(fā)明中對溫度建模的示意圖；
圖8為本發(fā)明中對熱點監(jiān)視器建模的示意圖；
圖9為本發(fā)明中對熱點計時器建模的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]結(jié)合以下具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0021]本發(fā)明提出了一種制程變異下溫度感知的MPSoC任務(wù)分配和調(diào)度策略的評估方法，圖1是本發(fā)明中任務(wù)分配與調(diào)度策略評估方法的框架圖。
[0022]參閱圖1，本發(fā)明結(jié)合MPSoC平臺的設(shè)計信息(帶任務(wù)執(zhí)行信息的任務(wù)圖，MPSoC平臺規(guī)格信息)，在不考慮制程變異信息的情況下根據(jù)任務(wù)分配和調(diào)度策略計算出所有可能的TAS映射解決方案并生成TAS映射實例。具體地，改變?nèi)蝿?wù)與MPSoC平臺間的映射關(guān)系，可以生成多種任務(wù)分配方式從而生成不同的TAS映射實例，而若采用不同的調(diào)度策略也會生成不同的TAS映射實例。在考慮制程變異的前提下對任務(wù)、任務(wù)完成狀態(tài)、PE、功耗、PE溫度、熱點數(shù)及熱點時間進行建模，本發(fā)明將功耗模型，溫度模型以及MPSoC平臺的制程變異信息加以整合，自動將TAS映射實例轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的可執(zhí)行價格時間自動機網(wǎng)絡(luò)(Networkof Priced Timed Automata，NPTA)模型。后臺配置根據(jù)MPSoC的設(shè)計信息及制程變異信息自動生成，并提供給各個模型訪問。同時，將用戶給定的MPSoC設(shè)計約束使用一種簡化TCTL(Timed Computat1n Tree Logic，即時間計算樹邏輯)查詢語言進行描述，生成屬性查詢語句，以便進行生成TAS實例的性能產(chǎn)出的定量分析。根據(jù)某一個設(shè)計約束生成的屬性查詢語句可以用于檢驗所有的NPTA模型。使用UPPAAL-SMC作為查詢引擎，對NPTA模型進行隨機性模擬，生成統(tǒng)計結(jié)果數(shù)據(jù)。通過對結(jié)果數(shù)據(jù)的分析，MPSoC的設(shè)計者可以評估當前任務(wù)分配和調(diào)度策略是否滿足設(shè)計約束，如果滿足則可以從中選出最優(yōu)解；如果當前任務(wù)分配或調(diào)度策略不滿足設(shè)計約束，則設(shè)計人員可以進行參數(shù)調(diào)優(yōu)，修改任務(wù)分配及MPSoC平臺設(shè)計，重新生成相應(yīng)的NPTA模型并再次進行屬性查詢，分析得到的結(jié)果，直到滿足設(shè)計約束。下面對本發(fā)明的各步驟做具體說明。
[0023]本發(fā)明框架將NPTA模型分為前臺模型和后臺配置兩部分，其中后臺配置由必要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，前臺模型描述了 MPSoC設(shè)計的共同行為動作?？蚣芎笈_配置具體包括:
I)任務(wù)依賴關(guān)系矩陣。該任務(wù)依賴關(guān)系矩陣反映了任務(wù)圖DAG (Directed AcyclicGraph，有向無環(huán)圖沖各條邊的信息以及任務(wù)具體的調(diào)度順序。根據(jù)該矩陣，每個任務(wù)能知道自己的前驅(qū)和后繼任務(wù)。根據(jù)DAG圖的語義，一個任務(wù)只有當它的前驅(qū)任務(wù)都完成時才可以被執(zhí)行，當某幾個特定的任務(wù)執(zhí)行完成時，可以判斷任務(wù)圖中所有的任務(wù)都已完成。
[0024]2)制程變異信息。后臺配置包括兩個多維數(shù)組，分別描述了每種類型的PE在時間和功耗方面的制程變異信息。本發(fā)明框架能根據(jù)設(shè)計者采用的分布函數(shù)類型自動生成對應(yīng)類型的PE在時間和功耗上的分布信息，并由此計算出任務(wù)實際消耗的時間和某個時刻的真實功耗。
[0025]3)溫度模型和功耗模型信息。本發(fā)明框架采用了被廣泛使用的RC模型來描述MPSoC的溫度變化，并根據(jù)實時溫度計算出實時功耗。配置中包含了兩個二維矩陣R、C來記錄每個PE的熱容和熱阻，該信息包含在MPSoC的平臺設(shè)計信息中。
[0026]4)設(shè)計約束。設(shè)計約束包括任務(wù)完成的時間限制、熱點溫度限制以及MPSoC的能量消耗限制。
[0027]所有的TAS解決方案使用相同的前端模型，包括任務(wù)模型，任務(wù)監(jiān)視器模型，PE模型，功耗模型，溫度模型，熱點監(jiān)視器模型和熱點計時器模型。
[0028]參閱圖3，所有的任務(wù)擁有相同的行為模式?！俺跏肌睜顟B(tài)將整個NPTA模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行初始化，其中，任務(wù)圖中的第一個任務(wù)會將與時間和功耗相關(guān)的PE的制程變異信息初始化?！敖邮铡睜顟B(tài)將接收該任務(wù)所有前驅(qū)節(jié)點的任務(wù)完成情況通知。當任務(wù)所有的前驅(qū)節(jié)點任務(wù)完成之后，模型將跳轉(zhuǎn)到“運行”狀態(tài)，將任務(wù)發(fā)送到PE上并通知相應(yīng)PE。當任務(wù)完成之后，模型跳轉(zhuǎn)到“結(jié)束”狀態(tài)，并通過“發(fā)送”狀態(tài)通知該任務(wù)的所有后繼節(jié)點該任務(wù)已經(jīng)完成。當該任務(wù)的所有后繼節(jié)點任務(wù)都已完成后，模型跳轉(zhuǎn)到“終止”狀態(tài)。
[0029]參閱圖4，任務(wù)監(jiān)視器模型用于監(jiān)控所有的任務(wù)是否都已完成。根據(jù)DAG圖的語義，當某幾個特定的任務(wù)執(zhí)行完成時，可以判斷所有的任務(wù)都已完成，此時任務(wù)監(jiān)視器模型從“開始”狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到“結(jié)束”狀態(tài)，并向功耗模型、溫度模型等模型發(fā)送所有任務(wù)結(jié)束的通知。
[0030]參閱圖5，所有的PE擁有相同的行為模式。每個PE維護一個任務(wù)隊列，按順序保存并執(zhí)行已經(jīng)就緒的任務(wù)。PE模型主要包含四個狀態(tài)，若隊列為空，模型進入“等待”狀態(tài)等待任務(wù)被分配到該PE上；若隊列不為空，則從“開始”狀態(tài)進入“運行”狀態(tài)并向功耗模型發(fā)送通知請求該PE的功率分配，同時通知溫度模型該PE開始運行以更新該PE的溫度。在“運行”狀態(tài)下，PE模型取隊首任務(wù)執(zhí)行，任務(wù)實際執(zhí)行時間與后臺配置中的制程變異信息有關(guān)，即服從后臺配置中的概率分布。當任務(wù)運行結(jié)束后，PE模型將跳轉(zhuǎn)到“結(jié)束”狀態(tài)，同時向任務(wù)模型、功耗模型、溫度模型發(fā)送通知以更新各自的狀態(tài)。
[0031]參閱圖6，功耗模型用于監(jiān)控整個系統(tǒng)的實時功率消耗，并計算累計的能量消耗。模型中“處理”狀態(tài)負責為PE分配或釋放功率，“等待”狀態(tài)等待功率分配或釋放的通知消息。“等待”狀態(tài)消耗時間，在該狀態(tài)下模型更新系統(tǒng)功率，并根據(jù)當前功率計算系統(tǒng)的能量消耗情況。當接收到所有任務(wù)結(jié)束的消息時，模型跳轉(zhuǎn)到“終止”狀態(tài)，停止功率和能量的計算。
[0032]參閱圖7，溫度模型負責監(jiān)控PE的實時溫度，每個PE對應(yīng)一個溫度模型。溫度模型包含“PE空閑”和“PE運行”兩個狀態(tài)，對應(yīng)了 PE的空閑和運行狀態(tài)。在“空閑”狀態(tài)下，溫度模型根據(jù)后臺配置的temp_idle()函數(shù)實時更新PE溫度，在“運行”狀態(tài)下，PE溫度根據(jù)temp_running()函數(shù)實時更新。當接收到任務(wù)結(jié)束的通知后，溫度模型跳轉(zhuǎn)到“終止”狀態(tài)，并繼續(xù)調(diào)用函數(shù)更新PE的溫度。
[0033]參閱圖8-9，熱點統(tǒng)計功能由熱點監(jiān)視器模型和熱點計時器模型完成。圖7所示的熱點監(jiān)視器模型統(tǒng)計MPSoC的熱點數(shù)量，當超過溫度閥值的PE數(shù)量不為O時，即認為該MPSoC出現(xiàn)熱點，模型進入“溫度較高”狀態(tài)；若該PE溫度低于溫度閥值，則模型處于“溫度較低”狀態(tài)。圖8所示的熱點計時器模型負責統(tǒng)計MPSoC出現(xiàn)熱點的時間，當MPSoC的熱點數(shù)為O時，模型處于“計時停止”狀態(tài)，當MPSoC出現(xiàn)熱點即熱點數(shù)不為O時，模型進入“計時開始”狀態(tài)，進行熱點時間的統(tǒng)計。當接收到所有任務(wù)結(jié)束的通知時，熱點計時器模型跳轉(zhuǎn)到“終止”狀態(tài)結(jié)束運行。
[0034]在模型轉(zhuǎn)換步驟之后，本發(fā)明執(zhí)行屬性查詢步驟，根據(jù)設(shè)計約束生成屬性查詢語句，使用UPPAAL-SMC作為查詢引擎對NPTA模型進行隨機性模擬以實現(xiàn)屬性查詢，生成統(tǒng)計結(jié)果數(shù)據(jù)。為了比較生成的NPTA模型在考慮溫度和能耗約束時的性能產(chǎn)出，本發(fā)明使用了一種簡化TCTL(Timed Computat1n Tree Logic，即時間計算樹邏輯)查詢語言生成了如下形式的屬性模板:
Pr[<= X] (