多核多线程调度技术
基于多核SoC的负载平衡任务调度算法优化策略

基于多核SoC的负载平衡任务调度算法优化策略摘要:分析了以往经典的多核SoC任务调度算法的基本原理和性能,并以负载平衡为目的,对多核SoC的任务调度算法进行优化。
该算法在流水线调度算法的基础上,引入制导的自调度(GSS)方法,应用于多核SoC的任务调度。
通过实验证明该调度策略在系统资源、开销等方面均有较好分配,减少了任务延时,系统的性能有了显著提高,达到负载平衡的目的。
关键词:多核SoC;负载平衡;任务调度;GSS0 引言现在SoC芯片的结构以及功能都越来越复杂化,越来越趋向于低成本、高性能、便携性。
基于嵌入式系统对成本、体积、功耗严格要求的特性,尤其是便携式移动设备,对性能的要求越高,对于低功耗的需求也越高。
功耗已经成为度量嵌入式系统性能评价的重要指标。
在提倡节能的今天,低功耗的芯片必然会成为开发商的热门选择。
一个通用处理器加上硬件逻辑是SoC设计的主流架构,为了满足更高的要求,通过集成更多的核来提高性能是必然选择,多核架构的SoC就应运而生了。
多核SoC有着无法比拟的优势,它可以将一个复杂的任务分成多个子任务,多个子任务分别由不同的内核完成,这样,就可以在一个周期内执行多个指令。
多核技术可以提供更高的性能,然而性能的提高使得系统的功耗加大。
对多核的任务进行管理和调度,使系统高效工作而功耗最低,使性能和功耗间达到平衡,本文对此进行重点研究。
1 基于多核SoC的任务调度方法1.1 传统的多核SoC的几种任务调度方法关于SoC的任务调度算法,已经有许多研究,经典的算法有整数线性规划算法(ILP),模拟退火算法,蚂蚁算法,遗传算法等。
有许多文章在此基础上提出许多减少功耗的算法。
文献提出面向SoC任务分配的多粒度应用程序存储分析方法的算法。
文献采用表调度方法进行任务调度。
文献总结了动态线程分派与转移技术,此方法根据当前的多个内核的功耗密度情况动态的进行线程的分配,可在一个内核功耗密度过大时将这个内核上的负载转移到空闲的内核上,从而在既使吞吐量不会降低,又使功耗密度较大的内核减小负载。
片上多处理器系统的多线程调度策略

M u t Th e d d S h d l g P l y o i u t. r c s o y t m l - r a e c e u i oi f i n c Ch p M li p o e s rS se
W u Ln i
( inIstt f o ui e h o g ,in 7 6 , ia x tueo mp t gT c n l yX 1 0 8Ch ) a ni C n o a 0 n
( )T G 三 A M算法 的实 现 本文提 出了 TG (h e dA fn t r p e gn )算 法 , AM T ra f iiyG ahMr i g 主要 包括 两个 过程 ,单边 融合 和 多边融 合 。 1单边 融 合的方 法 ,每 次选择 权值 最大 边 ,按照 公式 ( )计 . 3 算 阈值 , 在 阈值 判 断 后 , 将 不 满 足 要 求 的 边 加 入 e cp in x e to vc o ,融合 满足条 件 的节 点:合 并融 合节 点 V e tr a和 V ,形 成新 b 的融合节 点 V ,重 复此 过程 直到 节点个 数不 满足 条件 。 c 2 多边 融合 的方法 ,找 到互 相没有 公共 节 点的 最大 匹配 边集 . 合 ,对于 这 些 边 分 别进 行 阈 值 判 断 ,将 不 满 足要 求 的边 加 入 到
一
且融 合后得 到 的融 合节 点其 总执行 时 间不超 过 阈值 , 复此选 择一 重 融合 过程 ,经过 若干 次迭代 后 可 以得到 N个融 合节 点 ,这些 融合 节点 对应 的就 是最 终分 到处 理器 核上 的线程 集 。阈值 可按 如下 公
式:
Jl ,
一
?,^d 1 × ( ) ∞。 =( ) T: 1 ×= l + + :
51单片机多线程实现机制

51单片机多线程实现机制1.引言1.1 概述概述:随着科技的不断发展,现代社会对于嵌入式系统的要求也越来越高。
而在嵌入式系统中,如何实现多线程机制成为一个重要的研究课题。
多线程技术可以使得单片机在处理多个任务时更加高效和灵活,并能够提高系统的响应速度和吞吐量。
本文将主要介绍51单片机多线程实现的机制,旨在通过深入的研究和分析,探讨其原理、优势以及应用场景。
同时,本文将讨论多线程概念,并详细介绍在51单片机中如何实现多线程,包括线程的创建、调度以及资源共享等关键技术。
在本章中,我们将首先简要介绍多线程概念,阐述其对于嵌入式系统的意义和作用。
其次,我们将重点探讨51单片机多线程实现的机制,包括线程的创建与管理、线程的调度算法以及线程间的通信与同步等内容。
最后,我们将总结本章的内容,并对未来的研究方向进行展望。
通过本文的学习,读者将能够深入了解51单片机多线程实现的原理和技术,并能够在实际的嵌入式系统开发中灵活运用多线程技术,提升系统的性能和可靠性。
同时,本文也为进一步研究和探索多线程在嵌入式系统中的应用奠定了基础。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章结构是指整篇文章的组织和安排方式,它对于读者能否清晰地理解文章的内容起着至关重要的作用。
在本文中,我将按照以下结构来组织我的文章:1. 引言:在引言部分,我将对本文的主题进行概述,并说明本文的目的和意义。
我会简要介绍51单片机和多线程的概念,并指出本文的重点是探讨如何在51单片机上实现多线程。
2. 正文:在正文部分,我将详细介绍多线程的概念,包括多线程的定义、特点、优点和应用领域。
我还会解释多线程在嵌入式系统中的重要性,并介绍一些常用的多线程实现机制。
在本文的重点部分,我将详细介绍如何在51单片机上实现多线程。
我会解释单片机的特点和限制,以及为什么需要在单片机上使用多线程。
我还会介绍一些常用的51单片机多线程实现方法,比如时间片轮转调度算法和互斥锁机制等。
多核处理器的关键技术及其发展趋势

多核处理器的关键技术及其发展趋势多核处理器是一种在单个芯片上集成了多个处理核心的中央处理器。
它可以同时执行多个任务,提高计算机的处理能力和性能。
多核处理器的关键技术包括核心通信技术、调度和分配算法、内存系统设计以及功耗和散热管理。
本文将详细介绍多核处理器的关键技术及其发展趋势。
核心通信技术是多核处理器的关键技术之一。
多核处理器的核心之间需要进行有效的通信和数据交换,以便协同完成任务。
常见的核心通信技术包括共享内存、消息传递和DMA(直接内存访问)等。
共享内存是多核处理器中广泛使用的一种通信方式,它允许多个核心访问同一块物理内存,提供了高效的数据共享和通信能力。
消息传递是一种基于消息传递机制的通信方式,核心之间通过发送和接收消息进行通信。
DMA技术允许核心直接访问主存中的数据,减少了核心之间的通信开销。
未来,核心通信技术将更加强调低延迟和高吞吐量的特性,以满足越来越复杂的应用需求。
调度和分配算法是多核处理器的关键技术之二。
调度算法决定了多核处理器上各个任务的执行顺序和调度方式,而分配算法用于将任务分配给不同的核心。
调度和分配算法需要考虑核心之间的负载均衡、响应时间和功耗等因素。
常见的调度算法包括先来先服务、最短作业优先、时间片轮转和优先级调度等。
未来,调度和分配算法将更加智能化,能够根据任务的特性、系统的负载和资源情况进行动态调整,以最大化系统的吞吐量和响应能力。
内存系统设计是多核处理器的关键技术之三。
内存系统是多核处理器中用于存储和访问数据的重要组成部分,它需要支持多核并发访问、提供高带宽和低访存延迟的特性。
常见的内存系统设计包括缓存一致性协议、内存一致性模型和内存控制器设计等。
缓存一致性协议用于保证多核处理器中各级缓存之间的数据一致性,确保核心之间访问同一份数据时获得一致的结果。
内存一致性模型定义了内核之间共享数据时的可见性和一致性规则。
内存控制器设计需要考虑多核并发访问时的冲突和带宽分配等问题。
多核多线程结构线程调度策略研究

( h o fCo u e ,No t we t r ol t c nia Sc o lo mp t r rh se n P ye h c I Uni e s t v r iy,Xi a 1 07 ) ’n70 2
等热点 , 分析其研 究现状 , 述 已有策略在 处理这些 问题上的优缺点 , 论 并探 讨 了可能的研 究发展方 向。
关 键 , 源划 分 线 资
A u v y ofCM T o e s r Thr a he u e Po i is S re Pr c s o e d Sc d l lc e
摘 要 片上 多核 多线程( MT 结构兼具 了片上 多 ̄I( MP) 同时多线程 ( MT) C ) C 和 s 结构的优 势, 支持片上所有处于
执行状 态的线程每 周期 并行执行 , 导致核 内与核间硬件 资源共 享和争 用问题 。该文在 阐述 C MT结构 的资源共 享特 征并 简要介绍 S MT线程调度发展状 况的基础上 , 主要 围绕 以减 少资源争 用为 目标 的线程调度 策略和资 源划分机 制
1 引言
微体 系结 构 的发 展 已经 迈人 线 程 级 并行 ( L , ra T P T ed L v l aal ) 时代 。 同时 多 线 程 ( MT, i l no s ee p rl 1的 e S Smut eu a
MutThed 结 构 和 片 上 多 处 理 ( MP, hpMut Po e— l ra) i C C i l rcs  ̄
c a a t r t fCMT r h t cu ei it o u e h rcei i o sc a c ie t r n r d c d,t e s h n,t e p e al g S T h e d s h d l o iis h rv in M i t r a c e u ep l e .An h n c d t e ,wep i r—
CPU多线程作用

CPU多线程作用CPU多线程技术是现代计算机提高处理能力的一种重要手段。
在传统的单线程计算机中,CPU只能一次执行一个指令,造成CPU资源的浪费。
而多线程技术可以同时处理多个线程,使得CPU的计算能力得到充分利用,从而提高了计算机的整体性能。
多线程技术的作用主要有以下几个方面:2.提高计算机的整体性能:多线程技术使得计算机的CPU能够同时处理多个线程,使得计算机在同一时间内能够完成更多工作。
例如,多线程技术可以使得计算机同时进行复杂的数据计算、网络传输、图形渲染等多个任务,提高了计算机的整体性能。
3.支持并发处理:多线程技术可以支持多个进程同时进行,实现并发执行。
在多核CPU中,每个核心都可以拥有自己的线程,从而可以支持更多的并发执行。
例如,在服务器中,多线程技术可以支持同时处理多个客户端请求,提高了服务器的处理能力。
4.提高系统资源利用率:多线程技术可以使得计算机的各种资源得到充分利用,提高了系统资源的利用率。
例如,在计算机游戏中,多线程技术可以使得CPU、内存、显卡等硬件资源同时得到充分利用,提高了游戏的流畅度和画面效果。
5.实现复杂的任务调度:多线程技术可以使得计算机能够同时处理多个线程,实现复杂的任务调度。
例如,在操作系统中,多线程技术可以支持多个应用程序同时运行,使得操作系统可以在同一时间内为多个应用程序分配计算资源,提高了系统的稳定性和效率。
尽管多线程技术有很多优点,但也存在一些问题和挑战。
其中最主要的问题是线程之间的互斥和同步。
由于多个线程访问共享资源时可能会引起冲突,需要采取合适的同步机制来保证多个线程之间的协调和互斥。
这种同步机制的设计和实现是多线程编程中最困难的部分,需要仔细考虑各种线程间的竞争条件和死锁等问题。
另外,多线程技术也存在一定的局限性。
首先,多线程技术并不是适用于所有的应用程序和场景。
例如,对于串行的、逻辑简单的程序,多线程技术可能会带来额外的开销,而不会带来明显的性能提升。
谁是第一?线程的优先级和调度

谁是第一?线程的优先级和调度
惠毓明
【期刊名称】《软件世界》
【年(卷),期】1995(000)009
【摘要】OS/2应用超过其它应用的最大优点之一是具有多线程能力。
不仅仅是OS/2多任务应用(它作为一个或多个可执行单元)可在单处理机中以抢先方式快速开关,同时在应用内部还可设计若干线程,这样,这些线程彼此之间和系统的其它部分就可以最大限度地使用处理机并使这些应用获得最大的吞吐力。
尽管线程的概念是很直观的,很多人能理解它,却在实现、使用和处理它们时仍然有困难。
将实实在在地考察它们在系统中是如何处理的,如何定义的优先数和它们如何实现同步。
同样也要考察一下它们在多处理机系统中的含义。
【总页数】3页(P53-55)
【作者】惠毓明
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TP316
【相关文献】
1.多核同时多线程处理器的线程调度器设计 [J], 周佳佳;李涛;黄小康
2.读者优先级调度和写者优先级调度算法的改进 [J], 江波
3.Java多线程编程中线程生存期和优先级的探讨 [J], 蒋峰
4.基于线程调度顺序控制的多线程程序测试 [J], 李婧
5.优先级有限时的单处理器静态优先级调度 [J], 王保进;李明树;王志刚
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计算机新技术——多核技术

计算机新技术多核技术计算机新技术我对多核技术的认识相关技术名词解释: (2)多核技术定义: (2)多核处理器定义: (2)双核技术定义: (3)多核技术的特点分析: (3)多核技术的优势: (3)潜在的两个问题 (3)九大关键技术的挑战 (4)未来的发展........................... 6.在计算机新技术课程上了解到了多核技术,是我对多核技术有了更大的兴趣,所以选择多核技术来写一篇自己的认识。
相关技术名词解释:多核技术定义:多核技术就是把多个处理器集成在一个芯片内,是对称多处理系统的延伸,设计的主要思想是通过简化超标量结构设计,将多个相对简单的超标量处理器核集成到一个芯片上,从而避免线延的影响,并充分开发线程级并行性,提高吞吐量。
多核处理器定义:多核处理器,指的是在一个芯片内含有多个处理核心而构成的处理器。
所谓“核心”,通常指包含指令部件、算术/ 逻辑部件、寄存器堆和一级或者二级缓存的处理单元。
在芯片上,多个核心通过某种方式互联起来,使它们能够交换数据,从而可以对外表现为一个统一的多核处理器。
多核处理器能通过划分任务,分配给多个内核并行执行线程,可以在相同的时间内完成更多的任务,从而大大提高了处理速度。
双核技术定义:所谓“双核技术” , 就是在处理器上拥有两个一样功能的处理器核心, 即将两个物理处理器核心整合到一个内核中。
两个处理核心在共享芯片组存储界面的同时, 可以完全独立地完成各自地工作, 从而能在平衡功耗的基础上极大地提高CPU 性能。
多核技术的特点分析:多核技术的优势:目前的研究认为,多核处理器相比相同工艺、相同面积的单核处理器具有如下优势:1、逻辑简单:相对超标量微处理器结构和超长指令字结构而言,单芯片多处理器结构的控制逻辑复杂性要明显低很多。
相应的单芯片多处理器的硬件实现必然要简单得多。
2、高主频:芯片多处理器结构的控制逻辑相对简单,包含极少的全局信号,因此线延迟对其影响比较小,因此,在同等工艺条件下,单芯片多处理器的硬件实现要获得比超标量微处理器和超长指令字微处理器更高的工作频率。
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芯片厂商在生产多核处理器时一厢情愿地认为,软件开发者将为多核处理器 开发软件。但是,目前为桌面系统提供的并行编程技术和环境不能“完美地”实 现处理并行化:当前并行编程过份依赖系统提供的并行库,而这些并行库主要面 向科学计算领域而非信息服务领域;实现的用户态的“并行化”程序绕不开信号 量、锁等共享资源保护机制。 “并行化编程”不能直接对系统的多个核进行合理化调度。 在计算技术发展的早期,一个处理器只运行一个软件。如果需要一个处理器运行
颈极大地影响了性能的进一步提升。处理器缓存(Cache Memory) 位于处理器 与主存之间,它的容量比主存小,但数据交换速率却很快。
AccCore多核多线程调技术动态分析内核高速协议栈线程之间的数据共享 关系,把数据共享程度高的线程归并到一个线程调度组,属于同一线程 调度组的线程在一个核上运行,减少了缓存失效导致的主存读写,从而 提高了板卡的整体性能。
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第一部分
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多核多线程调度技术的发展
解析 CPU单核过渡到多核
自从出现第一代双核处理器之后,计算机上不断涌现的新兴使用模式让用户对处
理器的性能提出了更高的要求,并且对性能每年提高的幅度还在不断加速,这样多核 技术就诞生了。 采用多核技术可以将处理器性能提高10倍!
标准化的性能 VS. 最初的英特尔奔腾 4处理器 多核性能
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当前某些高性能处理器的核上包含多个指令解码器、多个整数执行单 元、多个地址生成单元和多个浮点运算单元。
AccCore多核多线程调技术对内核代码进行了并行化组织,提高了运算的 流水化。 多核产品处理器在运行过程中,处理器与主存之间的数据交换的速度瓶
如在收看视频或编辑电子邮件时下载资料,操作系统已经在为您处理千头万绪的工 作了,可是您是否还会抱怨响应速度太慢,系统扫描时间太长呢?
有没有办法,让电脑运转的更快,效率更高些呢?
让我们一起来思考一下:
◆ 要解决响应速度问题,操作系统就必
须了解哪个任务具有更高的优先性。 例如,您一定不希望因为安全软件 在扫描系统就花数分钟时间等待Word启 动。大多数操作系统部分采用优先权调 度算法,但算法仍然相当粗糙。
计 划 中 的 平 均 性 能
10X
单核性能
2000
2004
2008+
采用多核技术极大的提高了处理器的性能,降低了芯片的成本,但是多核技术也 带来了软件困惑!软件怎么利用多核尚未解决,为了竞争,硬件推进太急躁,软件还 未准备好!
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第二部分 AccCore多核多线程调度技术的内幕
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内幕一——网络包无锁入栈技术
操作系统中为了保证关键数据结构读写的一致性,引入了锁的机制,但同时也带
来了额外的系统开销,降低了系统的处理能力,延长了系统的处理时间。因此,怎样 才能在保证系统正常运行的同时尽可能的减少甚至消除锁机制,一直是业界的一个难 题。
●
为什么需要 AccCore多核多线程调度技术
首先我们一起来思考这样的一个问题: 在日常工作中,有时候我们感觉自己在不停的忙 碌工作,却没有看到明显的成果,工作也总是停滞 不前。有时候我们需要一天的时间完成的工作,别 人只需要半天甚至更少的时间就可以完成。在工作 中,工作效率低的问题总是困扰着我们,而且久而 久之如果总是效率低下还会影响自己的前途。这时 候,我们就迫切 需要改进工 作方法,提高 工作效 率,将我们从杂乱无章的工作状态中解放出来。 其实,当您使用电脑同时运行多个软件时,例
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态线程优先级与应用服务实时性需求的一致,动态实时的均匀调度系统核心态线 程,进一步提升了系统的并发处理能力。
●
内幕四——超线程技术
区别于多核技术,超线程技术利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两
个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,减少了CPU的闲置时间,提 高CPU的运行效率。 AccCore 多核多线程调技术把对网络包处理任务进行动态细分,把数据共享程 度高,且数据依赖性小的两个线程归并到同一超线程组,由同一处理器同时调度, 充分发挥超线程技术的优势。
据队列读写的潜在冲突,从而避免了采用锁机制,避免了这一部分的性能开销。
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内幕二——基于数据挖掘的核态线程分派技术
在基于网路数据包端口或ip地址的线程分派技术中,容易存在某些端口或ip地址对
应的数据处理任务复杂程度随时间变化剧烈,造成其对应的核负载分配不均衡,进而 影响了系统的并发性能。
基于数据挖掘的核态线程分派技术,通过对应用场景的行为历史进行到了处理任务在多 核之间的实时公平分配。
我们的解决对策:
我们引入了网络包无锁入栈技术,根据系统中核的个数以及 网卡的个数,构建多个(核-网卡)入栈环及出栈环。
对于每个入栈环而言,读者及写者是唯一确定的协议栈处理线程及网卡服务线
程,对于每个出栈环而言,读者及写者是唯一确定的网卡服务线程及协议栈处理 线程。
通过这种数据环的使用消除了多个协议栈处理线程和网卡服务线程对出入栈数
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内幕三——端对端的反馈技术
多核产品的应用处理由运行在多个处理器核上的核心态线程组成。线程
的优先级决定了该线程在系统的某个核上得到服务的实时性及服务时间长 短,传统操作系统中线程的优先级通常按照全系统统一的策略进行调整。研 究表明这种方式未区分具体应用负荷,容易造成实时性要求高的应用负载处 理被延迟,而另一方面很多实时性要求不高的处理过程却过多过快地被服 务,从总体上来看,该方式无法动态实时的均匀调度系统核心态线程,从而 降低了系统的并发服务能力。 AccCore技术采用端对端的反馈技术,在服务线程中插入统计钩子点,操 作系统线程调度模块分析从各个服务线程汇总的应用相关统计信息,利用线 程优先级计算公式为每个服务线程计算出当前最适合的优先级,实现了核心
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AccCore多核多线程调度技术
概述:
多核处理器的出现与发展对操作系统提出了更高的要 求,理想的操作系统应当能够充分调度与管理多核处理 器,使处理器发挥其最大性能。传统的操作系统利用多核 处理器处理能力的方法非常复杂,使多核处理器的性能大 打折扣。为此,我们采用全新的操作系统设计理念推出的 AccCore技术,实现多核处理器操作系统负载的均衡,使多 核处理器操作系统上运行的多线程程序在操作系统的调度 下,能够均衡的分布在不同的处理器核上,从而提高多处 理器核的执行效率,使得系统具有更高的处理效率和稳定 性。
多个软件,处理器就被分配给不同的进程,使软件“产生错觉”:它们各自独占一个 处理器。当操作系统开始管理同时运行的多个软件时,它就需要一个不受用户和软件 干扰的受保护的空间。 所以我们决定从操作系统的设计理念中入手,寻求一种在操作系统中有效管理与 调度多核处理器的方式。
因此,我们推出了 AccCore多核多线程调度技术!
总结:
目前国内外已有多家厂商突破多核调度技术的难关,我们推出的 AccCore 多核 多线程调度技术,最大化的利用了多核的运算处理能力,有效提升了多核产品的处 理能力,使得产品具备高性能﹑高处理能力,实现了用户高效安全的诉求。
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