計算機體系結構中排程模型的功能是什麼?


排程系統由程式任務、目標機器和排程組成,其中特定效能標準得到最佳化。

程式任務 − 並行程式的特性可以定義為系統 (T, <, D, A) 如下所示:

  • T={t1,…..tn} 是要執行的任務集合。

  • < 是定義在 T 上的部分順序,它指定操作優先順序約束。也就是說,ti<tj 表示必須完成 ti 後才能開始執行 tj

  • D 是 n x n 的通訊資料矩陣,其中 Dij≥0 是從任務 ti 傳輸到任務 tj, 1 ≤ i, j≤ n 所需的資料量。

  • A 是計算次數的 n 向量;也就是說,Ai > 0 是任務 ti, 1 ≤i≤ n 計算量的度量。

分散式系統中任務之間的關係可能包含或不包含優先順序約束。當需要強制執行某些優先順序約束時,部分順序 < 可以方便地表示為有向無環圖 (DAG),稱為任務圖。

在這種情況下,排程這些任務通常被稱為優先順序約束排程。任務圖 G = (T, E) 有一組節點 T 和一組有向邊 E。兩個任務 ti 和 tj 之間的有向邊 (i, j) 指定必須完成 ti 後才能開始 tj

目標機器 − 目標機器由一組 m 個異構處理單元組成,這些單元使用任意互連網路連線。每個處理單元 Pi 都與其速度 Si 相關聯。

處理單元的連線可以使用稱為網路圖的無向圖來表示。與網路圖中連線兩個處理單元 PiPj 的每條邊 (i, j) 相關聯的是傳輸速率 Rij,即每單位時間內可以透過鏈路傳輸多少個數據單元。

排程 − 任務圖 G = (T, E) 在 m 個處理單元系統上的排程是一個函式 f,它將每個任務對映到一個處理單元和一個開始時間。

形式上,f − T &#rarr;{1,2,…m} x [0,∞)。如果對於某個 v ∈ T,f(v)=(i,t)。任務 v 被安排由處理器 i 從時間 t 開始處理。函式 f 可以用甘特圖來說明,其中所有任務的開始和結束時間都可以很容易地顯示出來。甘特圖由分散式系統中所有處理單元的列表組成,並且對於每個處理單元,都有一個按執行時間排序的所有分配給該處理單元的任務列表,包括任務開始和結束時間。

排程的目標是最小化並行程式的總完成時間。此效能指標稱為排程長度或任何任務的最大完成時間。

更新於:2021年7月24日

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