用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元和方法，包括任務生成模塊、任務解析模塊和任務發(fā)送接口模塊；所述任務生成模塊：用于生成可重構陣列的任務，包括配置可重構陣列功能的配置信息、配置數據流的配置信息、相應的目標可重構陣列編號以及任務編號；所述任務解析模塊：用于緩存并解析任務中包含的目標可重構陣列編號及任務編號；所述任務發(fā)送接口模塊：用于傳送任務給相應的可重構陣列，當任務解析模塊中發(fā)現(xiàn)任務的目標可重構陣列相同時，將該任務同時發(fā)送給多個可重構陣列。本發(fā)明提高復雜的可重構系統(tǒng)動態(tài)重構效率。
【專利說明】用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及嵌入式可重構設計領域，具體是用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元和方法。
【背景技術】
[0002]隨著可重構技術的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的嵌入式設計的方法，可重構計算在嵌入式和高性能的計算領域具有廣泛地應用前景，可重構計算架構近些年來在嵌入式系統(tǒng)設計方面獲得了越來越廣泛的關注，其主要的應用領域包括多媒體處理、移動通信、數字信號處理、數據加解密等?？芍貥嬇渲每刂茊卧?，通過更新可重構硬件上的配置信息，將算法應用中所包含的各個子任務，映射到可重構硬件中的各個計算單元上。
[0003]隨著媒體應用的性能要求和計算復雜度越來越高，粗粒度可重構架構的計算資源也成倍增加，一些架構使用了多個可重構陣列來完成這些應用。然而，在計算資源增加的同時，重構過程所需的配置信息量也隨之進一步增大，導致系統(tǒng)的重構開銷進一步增長，嚴重影響系統(tǒng)的整體性能。為了提高可重構系統(tǒng)的工作性能，可以通過提高可重構硬件的計算性能和重構性能來實現(xiàn)。提高重構性能的需求主要有以下兩個方面:其一，隨著可重構系統(tǒng)計算性能的提高，可重構系統(tǒng)中所包含的計算單元的規(guī)模不斷擴大，因此可重構系統(tǒng)中需要被重構的計算單元的數目也越來越多。重構過程所需的配置信息數據量進一步增大，動態(tài)重構的時間也隨之增加。其二，為了最大化地利用可重構系統(tǒng)中的硬件計算資源，各個計算單元的功能需要頻繁地被重構，以在盡可能短的完成不同任務的映射，因此需要盡可能地減少動態(tài)重構的時間。
【發(fā)明內容】
[0004]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元和方法，提高復雜的可重構系統(tǒng)動態(tài)重構效率。
[0005]技術方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的第一種技術方案為一種用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元，其特征在于，包括任務生成模塊、任務解析模塊和任務發(fā)送接口模塊；
[0006]所述任務生成模塊:用于生成可重構陣列的任務，包括配置可重構陣列功能的配置信息、配置數據流的配置信息、相應的目標可重構陣列編號以及任務編號；
[0007]所述任務解析模塊:用于緩存并解析任務中包含的目標可重構陣列編號及任務編號;
[0008]所述任務發(fā)送接口模塊:用于傳送任務給相應的可重構陣列，當任務解析模塊中發(fā)現(xiàn)任務的目標可重構陣列相同時，將該任務同時發(fā)送給多個可重構陣列，以提高任務傳輸的效率，節(jié)省任務傳輸的時間。
[0009]進一步的，所述任務解析模塊包括多個緩存通道、可重構陣列編號判斷單元和多任務調度單元；[0010]所述緩存通道:采用FIFO結構，個數等于可重構陣列的個數，用于緩存一段時間內每個可重構陣列的任務編號、可重構陣列功能的配置信息和配置數據流的配置信息；
[0011]所述可重構陣列編號判斷單元:用于判斷任務生成模塊傳送的任務屬于哪個可重構陣列，并且把任務裝入相應的緩存通道；
[0012]所述多任務調度單元:用于判斷相鄰N個任務之間對于不同可重構陣列是否存在相同任務編號，如果存在相同任務編號，需要等待最后一個任務的到來，并將任務傳送給任務發(fā)送接口模塊，如果不存在相同編號，則不需要等待，依次傳輸任務給任務發(fā)送接口模塊。
[0013]進一步的，所述多任務調度單元包括任務編號解析模塊、任務判別模塊和任務輸出豐吳塊；
[0014]所述任務編號解析模塊:用于解析緩存通道里的每個可重構陣列的任務編號；
[0015]所述任務判別模塊:用于判別相鄰N個任務范圍內，多個可重構陣列的任務編號是否相同；
[0016]所述任務輸出模塊:若在相鄰的N個任務范圍內，沒有發(fā)現(xiàn)不同的可重構陣列有相同的任務編號，則按照次序輸出相應任務給任務發(fā)送接口模塊；若在相鄰的N個任務范圍內，不同的可重構陣列找到了相同的任務編號，則將該任務傳輸給任務發(fā)送接口模塊。
[0017]本發(fā)明采用的第二種技術方案為一種利用上所述的用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元的方法，采用混合調度方式，針對不同可重構陣列的任務編號選擇是否需要等待共享一套任務；判斷的方法根據兩個時間的大小來判斷，從而得到一個數值用于限定判斷的任務范圍N:節(jié)省的任務傳輸時間Tl，可重構陣列等待任務浪費的時間T2 ;所述節(jié)省的任務傳輸時間Tl:同時傳送的可重構陣列的個數減一后，乘以任務傳輸到可重構陣列所花費的時間，即為所節(jié)省的時間；所述可重構陣列等待任務浪費的時間T2:當相鄰N個可重構陣列的任務相同時，一個或者幾個可重構陣列需要等待最后一個任務的到來，這樣需要浪費一部分時間T2 ;從Tl大于T2，得到判斷的任務范圍為N ;從任務生成模塊傳輸給任務解析模塊的任務中，在相鄰的N個任務范圍內，對于不同的可重構陣列有相同的任務時，選擇等待，并一起一次傳輸給相應的可重構陣列，否則依次傳輸任務。
[0018]有益效果:本發(fā)明的技術方案通過提供一種用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元和管理方法，實現(xiàn)任務傳輸時間的復用，節(jié)省任務傳輸時間，提高任務的存取效率，從而提高了復雜的可重構系統(tǒng)的動態(tài)重構效率。
[0019]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元的結構示意圖；
[0021]圖2為實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元中任務解析模塊的結構示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例所述的用于可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元的流程圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例所述的用于可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元的微處理器應用連接圖。【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0025]在粗粒度可重構系統(tǒng)的設計中，可重構陣列的多任務調度是其中的一項關鍵技術，決定了系統(tǒng)動態(tài)重構的效率。通過多任務的調度，實現(xiàn)任務傳輸時間的復用，從而節(jié)省任務傳輸時間，提高任務的存取效率，而任務中就包含配置可重構陣列需要的配置信息和配置數據流需要的配置信息，這樣可以有效地使用配置信息緩存、提高配置信息的存取效率，從而提升了可重構系統(tǒng)重構性能以及工作性能。
[0026]如圖1所示，用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元，包括任務生成模塊:用于生成可重構陣列的任務，包括配置可重構陣列功能的配置信息、配置數據流的配置信息、相應的目標可重構陣列編號以及任務編號；任務解析模塊:用于緩存并解析任務中的包含的目標可重構陣列編號及任務編號；任務發(fā)送接口模塊:用于傳送任務給相應的可重構陣列，當任務解析模塊中發(fā)現(xiàn)任務的目標可重構陣列相同時，將某一任務同時發(fā)送給多個可重構陣列，以提高了任務傳輸的效率，節(jié)省任務傳輸的時間。其中，任務解析模塊，如圖2所示,包括緩存通道:采用FIFO (First Input First Output,先入先出隊列)結構,個數等于可重構陣列的個數，用于緩存一段時間內每個可重構陣列的任務編號，可重構陣列功能的配置信息和配置數據流的配置信息；可重構陣列編號判斷單元:用于判斷任務生成單元傳送的任務屬于哪個目標可重構陣列，并且把任務裝入相應的FIFO ;多任務調度單元:用于判斷相鄰N個任務之間對于不同可重構陣列是否存在相同任務編號，來決定是否需要等待，并同時傳送任務給多個可重構陣列；
[0027]如圖3所示，可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元的工作流程，包括任務生成:生成可重構陣列的任務，包括配置可重構陣列功能的配置信息、配置數據流的配置信息、相應的目標可重構陣列編號以及任務編號；索引任務中包含的可重構陣列編號:解析生成的任務，從中獲得該任務對應的目標可重構陣列；存放任務到對應的FIFO中:將完成索引可重構陣列編號的任務存放到每個可重構陣列對應的FIFO中；判斷相鄰的N個任務范圍內是否有相同的任務編號的任務:在N個任務范圍內，對所有FIFO中的任務進行解析，判斷它們的任務編號是否有相同的，如果在N個任務范圍內有相同的，則等待多個可重構陣列的任務，一起一次發(fā)送給多個響應的可重構陣列；否則一次發(fā)送可重構陣列的任務。任務通過任務發(fā)送接口模塊發(fā)送給響應的可重構陣列，完成對其功能的重構。采用上述混合調度的方式，改變了傳統(tǒng)的可重構系統(tǒng)中任務傳輸的方式，從而提高了復雜的可重構系統(tǒng)的任務傳輸效率。
[0028]如圖4所示，H.264協(xié)議的高清數字視頻解碼(H.264 1080pi30fps HiPiLevel4)采用了本發(fā)明所提出的一種用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元，能夠實現(xiàn)
H.264 1080pi30fps HiP@LeVel4的高清視頻解碼要求。該系統(tǒng)的結構包括:用作主控器的ARM9E-S處理器、多任務調度管理模塊、可重構陣列RCA、AHB總線、DDR2 SDRAM。選擇具有小型、快速、低能耗、編譯器支持好等優(yōu)點的ARM9E-S處理器作為主控CPU，用于控制系統(tǒng)運行的調度；多任務調度管理模塊通過32bit的AHB總線與外部存儲器相連接，外部存儲器選用最常用的嵌入式外部存儲器DDR2 SDRAM，支持64bit的數據訪問位寬，具有良好的性價比以及能耗比；RCA共有16個，每個RCA均含有8X8個PE。多任務調度管理模塊緩存通道包含16個FIFO單元，每個FIFO單元中目標可重構陣列編號的寬度為4bit，取值范圍為0?15，依次標識RCAO?RCA15。每個FIFO單元中包含的任務編號寬度為為14bit，大小為1KByte。多任務調度單元模塊與RCA之間的配置信息傳輸接口的位寬為512bit。
[0029]作為對比實驗，設置了一個對比驗證系統(tǒng)，與上述驗證系統(tǒng)的區(qū)別在于沒有多任務調度管理單元，任務的傳輸都采用依次傳輸的方式。實驗結果表明，采用本發(fā)明提出的用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元，任務傳輸的時鐘周期數減少30%以上。
[0030]其中可重構陣列(ReConfigurableArray)簡稱 RCA ;運算單兀(ProcessingElement)簡稱PE ;緩存通道(緩存FIFO)。
[0031]最后應說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元，其特征在于，包括任務生成模塊、任務解析模塊和任務發(fā)送接口模塊； 所述任務生成模塊:用于生成可重構陣列的任務，包括配置可重構陣列功能的配置信息、配置數據流的配置信息、相應的目標可重構陣列編號以及任務編號； 所述任務解析模塊:用于緩存并解析任務中包含的目標可重構陣列編號及任務編號； 所述任務發(fā)送接口模塊:用于傳送任務給相應的可重構陣列，當任務解析模塊中發(fā)現(xiàn)任務的目標可重構陣列相同時，將該任務同時發(fā)送給多個可重構陣列。
2.根據權利要求1所述用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元，其特征在于，所述任務解析模塊包括多個緩存通道、可重構陣列編號判斷單元和多任務調度單元； 所述緩存通道:采用FIFO結構，個數等于可重構陣列的個數，用于緩存一段時間內每個可重構陣列的任務編號、可重構陣列功能的配置信息和配置數據流的配置信息； 所述可重構陣列編號判斷單元:用于判斷任務生成模塊傳送的任務屬于哪個可重構陣列，并且把任務裝入相應的緩存通道； 所述多任務調度單元:用于判斷相鄰N個任務之間對于不同可重構陣列是否存在相同任務編號，如果存在相同任務編號，需要等待最后一個任務的到來，并將任務傳送給任務發(fā)送接口模塊，如果不存在相同編號，則不需要等待，依次傳輸任務給任務發(fā)送接口模塊。
3.根據權利要求2所述用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元，其特征在于，所述多任務調度單元包括任務編號解析模塊、任務判別模塊和任務輸出模塊； 所述任務編號解析模塊:用于解析緩存通道里的每個可重構陣列的任務編號； 所述任務判別模塊:用于判別相鄰N個任務范圍內，多個可重構陣列的任務編號是否相同； 所述任務輸出模塊:若在相鄰的N個任務范圍內，沒有發(fā)現(xiàn)不同的可重構陣列有相同的任務編號，則按照次序輸出相應任務給任務發(fā)送接口模塊；若在相鄰的N個任務范圍內，不同的可重構陣列找到了相同的任務編號，則將該任務傳輸給任務發(fā)送接口模塊。
4.一種利用權利要求1所述的用于實現(xiàn)可重構系統(tǒng)中多任務調度的管理單元的方法，其特征在于，采用混合調度方式，針對不同可重構陣列的任務編號選擇是否需要等待共享一套任務；判斷的方法根據兩個時間的大小來判斷，從而得到一個數值用于限定判斷的任務范圍N:節(jié)省的任務傳輸時間Tl，可重構陣列等待任務浪費的時間T2 ;所述節(jié)省的任務傳輸時間Tl:同時傳送的可重構陣列的個數減一后,乘以任務傳輸到可重構陣列所花費的時間，即為所節(jié)省的時間；所述可重構陣列等待任務浪費的時間T2:當相鄰N個可重構陣列的任務相同時，一個或者幾個可重構陣列需要等待最后一個任務的到來，這樣需要浪費一部分時間T2 ;從Tl大于T2，得到判斷的任務范圍為N ;從任務生成模塊傳輸給任務解析模塊的任務中，在相鄰的N個任務范圍內，對于不同的可重構陣列有相同的任務時，選擇等待，并一起一次傳輸給相應的可重構陣列，否則依次傳輸任務。
【文檔編號】G06F9/50GK103455367SQ201310338040
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權日:2013年8月5日
【發(fā)明者】曹鵬, 劉波, 杜月, 胡建兵, 朱婉瑜, 齊志, 楊軍 申請人:東南大學