基于多核阵列的任务调度技术研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目基于多核阵列的任务调度技术研究学科专业通信与信息系统学号201221260332作者姓名吕信科指导教师凌翔教授分类号密级注1UDC学位论文基于多核阵列的任务调度技术研究吕信科指导教师凌翔教授电子科技大学成都申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2015.04论文答辩日期2015.05学位授予单位和日期电子科技大学2015.06答辩委员会主席张忠培教授评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEA

2、RCHONTASKSCHEDULINGBASEDONMULTI-COREARRAYAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemsAuthor:LvXinKeAdvisor:Prof.LingXiangSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunications独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

3、据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名

4、：日期：年月日摘要摘要随着通信业务量的爆发式增长，未来通信系统将以有限的资源支持复杂的数据传输、交换与处理，这造成了延时和硬件实现都难以满足未来高速低功耗通信系统的需求，因此大规模的并行处理技术将取代传统的串行处理方式。为了充分发挥并行技术作用，需要一个高效的任务调度算法。本文着重研究基于多核阵列的任务调度，即通过放置任务到合适的处理器上满足相应的系统需求。传统的任务调度算法的目标是使调度长度最短，而对于多核阵列的优化目标往往不止一个。单独的优化功耗或延时性能，可能会导致局部温度过高。局部温度过高会影响网络的吞吐率、延时等系统性能，甚至会导致节点失效，从而造成系统可靠性下降。因此，研究包括

5、功耗、延时以及热分布在内的多个性能综合优化的任务调度算法是很必要的。本文在研究了多核阵列的网络拓扑结构、路由算法、任务调度等相关理论的基础上，针对多核阵列热分布不均匀问题，提出了四种热均衡评估值模型，并选定其中一种作为本文的均衡评估值模型。最后，在研究了多目标优化方法的基础上，利用NSGA-II算法和表调度算法的优势，本文将表调度和NSGA-II算法相结合进行多目标优化求解，（1）将表调度算法的解加入到NSGA-II算法的初始种群；（2）为了避免在改善热分布时过度的损耗延时和功耗，本文对适应度函数添加惩罚函数，以灵活控制对功耗、延时以及热分布三者的折中选择，使在优化热分布的同时对功耗和延时

6、付出的代价在可控范围；（3）同时，在深入分析了NSGA-II算法的基础上，引入精英控制策略和改进拥挤计算策略，以增加种群多样性，和防止过早的局部收敛。通过实际应用FFT、高斯消除任务图和由TGFF产生的随机任务图进行性能仿真，仿真结果表明本文算法与以功耗和延时为目标的现有算法相比，本文算法在付出可控的延时和功耗代价的同时使热分布得到很大的改善。并且对比与分析了本文算法与标准NSGA-II算法以及加权算法同时优化延时、功耗和热分布三个目标的仿真结果，实验结果表明了本文算法的优越性。最后，通过HotSpot工具仿真出本文算法与以功耗和延时为目标的现有算法的温度分布状态，验证了本文的热均衡评估值

7、模型的有效性以及本文算法的有效性。关键词：多核阵列，任务调度，NSGA-II算法，热均衡IABSTRACTABSTRACTWiththeexplosivegrowthofcommunicationservices,thefuturecommunicationsystemswithlimitedresourceswillsupportcomplexdatatransfer,exchangeandprocessing,whi