Systematic Methodology for Real-Time Cost-Effective Mapping of Dynamic Concurrent Task-Based Systems on Heterogeneous Platforms

روش‌شناسی سیستماتیک برای نقشه‌برداری مقرون‌به‌صرفه سیستم‌های مبتنی بر وظیفه همزمان پویا بر روی پلت‌فرم‌های ناهمگن نمای کلی از پیشرفته‌ترین طراحی در سطح سیستم را ارائه می‌دهد. کاوش های مبادله ای برای وظایف همزمان در حال اجرا بر روی پردازنده های چندگانه ناهمگن تعبیه شده. دامنه برنامه هدفمند، برنامه های چند رسانه ای و ارتباطی پیچیده جاسازی شده در زمان واقعی را پوشش می دهد.

بسیاری از این برنامه ها همزمان هستند به این معنا که چندین زیرسیستم می توانند به طور همزمان اجرا شوند. همچنین، این برنامه‌ها در زمان اجرا به قدری پویا هستند که طراحی‌های مبتنی بر بدترین زمان‌های اجرا از نظر تخصیص منابع (به عنوان مثال، بودجه انرژی) ناکارآمد هستند. یک رویکرد سیستماتیک جدید به وضوح در زمینه طراحی در سطح سیستم برای سیستم‌های تعبیه‌شده که در آن برنامه‌های همزمان و پویا نقشه‌برداری می‌شوند، ضروری است. این مطالب عمدتاً بر اساس تحقیقات IMEC و شرکای شبکه دانشگاهی بین‌المللی آن در این زمینه در دوره 1997-2006 است. به منظور مقابله با رفتارهای همزمان و پویا به روشی بهینه از نظر عملکرد انرژی، ما یک مدل سیستم سلسله مراتبی (به عنوان مثال، مدل جعبه خاکستری) را اتخاذ کرده‌ایم که هم می‌تواند جزئیات کافی از کاربردها را برای تجزیه و تحلیل زمان طراحی و هم نشان دهد. پنهان کردن جزئیات غیر ضروری برای مدیریت زمان اجرا با سربار پایین. ما همچنین یک متدولوژی برنامه‌ریزی کار ترکیبی زمان‌بندی کار/زمان اجرا به‌خوبی متعادل توسعه داده‌ایم تا فضای مبادله در زمان طراحی را بررسی کنیم و سازگاری‌های سیستم را در زمان اجرا به‌طور موثر مدیریت کنیم. علاوه بر این، ما ارتباط بین مدیریت حافظه/ارتباطات سطح کار و زمان‌بندی کار را شناسایی کرده‌ایم و نحوه اجرای مدیریت حافظه/ارتباطات سطح کار را به منظور دستیابی به محدودیت‌های طراحی که این اتصال را امکان‌پذیر می‌سازد، نشان داده‌ایم. همچنین یک رویکرد سریع برای تخمین در سطح سیستم، مشخصه انرژی و عملکرد برنامه‌های کاربردی در حال اجرا بر روی پردازنده‌های پلتفرم هدف نشان داده شده است.

Systematic Methodology for Real-Time Cost-Effective Mapping of Dynamic Concurrent Task-Based Systems on Heterogeneous Platforms gives an overview of the state-of-the-art in system-level design trade-off explorations for concurrent tasks running on embedded heterogeneous multiple processors. The targeted application domain covers complex embedded real-time multi-media and communication applications.

Many of these applications are concurrent in the sense that multiple subsystems can be running simultaneously. Also, these applications are so dynamic at run-time that the designs based on the worst case execution times are inefficient in terms of resource allocation (e.g., energy budgets). A novel systematical approach is clearly necessary in the area of system-level design for the embedded systems where those concurrent and dynamic applications are mapped. This material is mainly based on research at IMEC and its international university network partners in this area in the period 1997-2006. In order to deal with the concurrent and dynamic behaviors in an energy-performance optimal way, we have adopted a hierarchical system model (i.e., the gray-box model) that can both exhibit the sufficient detail of the applications for design-time analysis and hide unnecessary detail for a low-overhead run-time management. We have also developed a well-balanced design-time/run-time combined task scheduling methodology to explore the trade-off space at design-time and efficiently handle the system adaptations at run-time. Moreover, we have identified the connection between task-level memory/communication management and task scheduling and illustrated how to perform the task-level memory/communication management in order to obtain the design constraints that enable the this connection. A fast approach is also shown to estimate at the system-level, the energy and performance characterization of applications executing on the target platform processors.