DPTM：一种自适应调度器设计，利用时隙匹配和释放方法实现面向并发和多任务交错流水线的CGRA（Cluster Graph Architecture）

《ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems》：DPTM: An Adaptive Scheduler Design Utilizing Timeslot Matching and Release Methods for Concurrent and Multi-task Interleaved Pipelining-oriented CGRA

粗粒度可重构架构（CGRAs）因高效灵活成为专用加速器，但现有调度方案存在资源利用率低、性能受限问题。本文提出自适应调度器DPTM，通过时间段匹配与释放机制优化多任务流水线调度，构建基于DAG的调度性能模型，动态优化任务优先级分配与流水线入口控制，实验表明总调度时间减少84%，关键路径延迟降低51%，面积开销减少35%，功耗降低12%。

　　

摘要

由于粗粒度可重构架构（CGRAs）具有高效性和灵活性，它们越来越多地被用作特定领域的加速器。然而，现有的CGRAs由于调度方案的局限性，存在硬件资源利用率低和性能不佳的问题。本文介绍了一种针对并发和多任务交错流水线的CGRAs的自适应调度器（称为DPTM），该调度器利用时隙匹配和释放方法来避免流水线冲突并提高调度性能。分析了基于有向无环图（DAG）的任务调度特性，并提取了多个影响性能的因素，以构建调度性能模型，从而减少调度时间成本并指导调度方案的设计。此外，对动态指令调度器的记分板方法进行了优化，以控制多个任务进入流水线的时机；然后提出了一种时隙匹配方法，为多个任务提供无冲突的流水线处理。进一步，提出了一种时隙释放方法，用于动态释放未调度子任务的时隙，从而适应多个任务的并行处理并减少调度时间。最后，一种自适应调度方案结合了基于动态优先级的任务分配方法、时隙匹配方法和时隙释放方法，对CGRAs中的大量任务进行调度。最后，介绍了DPTM的整体架构并进行了设计，以验证所提出调度方案的有效性。实验结果表明，与不使用时隙匹配的调度方案相比，所提出的时隙匹配/释放方法最多可减少84%的总调度时间，并降低40%的平均调度时间；所提出的任务分配方法最多可减少8%的总调度时间，并降低3%的平均调度时间；而所提出的调度器最多可将关键路径延迟减少51%，降低35%的面积开销，并减少12%的功耗。