【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及实时任务调度领域，尤其涉及一种异构并行实时任务编程模型的设计方法。
技术介绍
1、星载系统作为异构计算平台，在空天领域中承担着重要的大规模并行计算任务，对于系统的实时性和可靠性至关重要。在这一背景下，调度算法显得尤为关键。空天领域的计算任务通常具有周期性、硬实时性和严格的任务前驱后继关系等特点。传统的实时调度算法难以同时满足这些要求，而盲目增加算力也无法适应低功耗的作业环境。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于应对空天领域中调度算法存在的挑战，提出了一种异构并行实时任务编程模型，专注于支持dag(有向无环图)并行实时任务，以确保任务之间具有严格的前驱后继关系和强实时性，同时优化计算效率。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、提供一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，包括：
4、针对有向无环图并行实时任务设计自顶向下的分层模型，所述分层模型依次包括应用层、中间层以及运行时层；
5、所述应用层用于用户编程实时任务模型；所述中间层用于将用户编程的实时任务模型代码转换为有向无环图数据结构；所述运行时层将所述有向无环图数据结构映射为操作系统线程，并在操作系统中调度和执行。
6、优选地，一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，所述应用层包括用户编程接口以及用户数据结构。
7、优选地，一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，所述用户编程接口实现的功能包括用户节点初始化、用户任务队列、用户
8、优选地，一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，所述用户数据结构包括前驱函数列表、用户节点函数、前驱节点数量、用户节点参数以及运行处理器。
9、优选地，一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，所述中间层包括dag构造模块、dag数据结构和线程分配模块。
10、优选地，一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，所述dag构造模块将用户定义的节点信息映射到实际有向无环图数据结构。
11、优选地，一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，所述将用户定义的节点信息映射到实际有向无环图数据结构，包括：
12、初始化每个节点的数据结构，并建立节点之间的依赖关系。
13、优选地，一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，所述dag数据结构包括边队列、节点队列以及周期时间信息。
14、优选地，一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，所述运行时层包括dag线程调度模块、os线程接口以及os线程同步机制。
15、优选地，一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，所述os线程同步机制包括基于信号量修改的同步语义。
16、需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。
17、与现有技术相比，本专利技术有益效果是：
18、(1)本专利技术设计的编程模型支持异构计算平台，通过综合考虑任务的通信语义、同步语义和依赖关系解析需求，提供了一种全面而有效的用户编程框架，可以将并行任务所需求的特定计算资源与异构处理器的固有资源进行结合与分配。灵活适应不同类型的计算资源，如cpu、fpga等，通过优化任务调度和资源利用，实现了在异构计算平台上的高效、灵活、实时性强的计算框架。特别适用于星载系统这样的异构计算平台，以更好地满足空天领域中大规模并行计算任务的要求。这一创新性方法不仅关注计算效率，还强调了实时性和可靠性的重要性，为异构计算平台在空天领域的应用提供了新的技术解决方案。
19、(2)本模型支持dag任务模型，具体地，通过分析同步语义，并设计相应的数据结构体来支撑dag任务模型，只需要根据提供给用户的api来编程程序后即可在解析用户数据过程中生成符合任务前驱后继关系的线程数据。
20、(3)本编程模型支持嵌入式操作系统，具体地，结合空天领域需求，所设计的并行任务编程模型考虑到嵌入式系统的资源限制，因此具有较小的开销。这使得在嵌入式操作系统环境中，能够高效地实现并行任务处理，满足空天领域对于资源效率和实时性的特殊要求。
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1.一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述应用层包括用户编程接口以及用户数据结构。
3.根据权利要求2所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述用户编程接口实现的功能包括用户节点初始化、用户任务队列、用户数据初始化以及用户数据添加。
4.根据权利要求2所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述用户数据结构包括前驱函数列表、用户节点函数、前驱节点数量、用户节点参数以及运行处理器。
5.根据权利要求1所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述中间层包括DAG构造模块、DAG数据结构和线程分配模块。
6.根据权利要求5所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述DAG构造模块将用户定义的节点信息映射到实际有向无环图数据结构。
7.根据权利要求6所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述将用户定义的节点信息映射到实际有向
8.根据权利要求5所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述DAG数据结构包括边队列、节点队列以及周期时间信息。
9.根据权利要求1所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述运行时层包括DAG线程调度模块、OS线程接口以及OS线程同步机制。
10.根据权利要求9所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述OS线程同步机制包括基于信号量修改的同步语义。
...【技术特征摘要】
1.一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述应用层包括用户编程接口以及用户数据结构。
3.根据权利要求2所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述用户编程接口实现的功能包括用户节点初始化、用户任务队列、用户数据初始化以及用户数据添加。
4.根据权利要求2所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述用户数据结构包括前驱函数列表、用户节点函数、前驱节点数量、用户节点参数以及运行处理器。
5.根据权利要求1所述的一种异构并行实时任务编程模型的设计方法，其特征在于，所述中间层包括dag构造模块、dag数据结构和线程分配模块。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨茂林，胡博文，廖勇，陈泽玮，王若宇，文佳源，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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