基于多核陣列的任務調(diào)度技術(shù)研究.pdf

1、隨著通信業(yè)務量的爆發(fā)式增長，未來通信系統(tǒng)將以有限的資源支持復雜的數(shù)據(jù)傳輸、交換與處理，這造成了延時和硬件實現(xiàn)都難以滿足未來高速低功耗通信系統(tǒng)的需求，因此大規(guī)模的并行處理技術(shù)將取代傳統(tǒng)的串行處理方式。為了充分發(fā)揮并行技術(shù)作用，需要一個高效的任務調(diào)度算法。本文著重研究基于多核陣列的任務調(diào)度，即通過放置任務到合適的處理器上滿足相應的系統(tǒng)需求。
　　傳統(tǒng)的任務調(diào)度算法的目標是使調(diào)度長度最短，而對于多核陣列的優(yōu)化目標往往不止一個。單獨的優(yōu)化

2、功耗或延時性能，可能會導致局部溫度過高。局部溫度過高會影響網(wǎng)絡的吞吐率、延時等系統(tǒng)性能，甚至會導致節(jié)點失效，從而造成系統(tǒng)可靠性下降。因此，研究包括功耗、延時以及熱分布在內(nèi)的多個性能綜合優(yōu)化的任務調(diào)度算法是很必要的。
　　本文在研究了多核陣列的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、路由算法、任務調(diào)度等相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，針對多核陣列熱分布不均勻問題，提出了四種熱均衡評估值模型，并選定其中一種作為本文的均衡評估值模型。最后，在研究了多目標優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上，利用

3、 NSGA-II算法和表調(diào)度算法的優(yōu)勢，本文將表調(diào)度和 NSGA-II算法相結(jié)合進行多目標優(yōu)化求解，（1）將表調(diào)度算法的解加入到 NSGA-II算法的初始種群；（2）為了避免在改善熱分布時過度的損耗延時和功耗，本文對適應度函數(shù)添加懲罰函數(shù)，以靈活控制對功耗、延時以及熱分布三者的折中選擇，使在優(yōu)化熱分布的同時對功耗和延時付出的代價在可控范圍；（3）同時，在深入分析了NSGA-II算法的基礎(chǔ)上，引入精英控制策略和改進擁擠計算策略，以增加種群

4、多樣性，和防止過早的局部收斂。
　　通過實際應用FFT、高斯消除任務圖和由TGFF產(chǎn)生的隨機任務圖進行性能仿真，仿真結(jié)果表明本文算法與以功耗和延時為目標的現(xiàn)有算法相比，本文算法在付出可控的延時和功耗代價的同時使熱分布得到很大的改善。并且對比與分析了本文算法與標準 NSGA-II算法以及加權(quán)算法同時優(yōu)化延時、功耗和熱分布三個目標的仿真結(jié)果，實驗結(jié)果表明了本文算法的優(yōu)越性。最后，通過HotSpot工具仿真出本文算法與以功耗和延時為目標