可重构系统中的可重构资源管理方法和系统与流程

本发明涉及计算机体系结构
技术领域：
，更具体的说是涉及一种可重构系统中可重构资源的管理方法和系统。
背景技术：
：本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本申请的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。可重构计算(ReconfigurableComputing，PC)在20实际60年代末被提出，试图在达到比软件实现更高性能的前提下，提供一定的硬件实现灵活性。可重构系统的构建基础在于具有一定量的可重构资源，如果缺少对这些可重构资源的管理，将对重构过程产生负面影响，例如调用资源重复或者错误，但是现有技术中并没有相同或相似的方案。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可重构系统中可重构资源管理方法和系统。本发明的一方面，提供一种可重构系统中可重构资源管理方法，包括：接受应用需求进行系统重构时，确定功能满足所述应用需求的可重构资源为候选可重构资源；查询预设参考信息，所述参考信息包括资源管理节点表，所述资源管理节点表包括用于定位可重构资源的标识字段、用于表示该可重构资源可用性的字段、用于表示该可重构资源的类型的字段及用于记录该可重构资源进行 重构时出错频率的出错频率字段；依据预设策略从候选可重构资源中选择出用于重构的目标资源，所述预设策略包括节约能耗优先的能耗节约策略，降低错误概率优先的规避错误策略，或者，对所述能耗节约策略和错误规避策略进行加权平均处理的策略。从上述技术方案可以看出，本发明提供的方案通过设置资源管理节点表，对各个科学计算组件内的各可重构资源的信息和状态进行了记载，于是，在选择可重构资源以进行重构操作时，能够通过查询所述资源管理节点表，了解各个可重构资源的信息和状态，降低发生调用资源冲突或者错误的概率。优选的，上述方法中，所述能耗节约策略包括：处于可用状态且所属科学计算组件中处于不可用状态的可重构资源数量较少。优选的，上述方法中，所述规避错误策略包括：处于可用状态且出错频率较小，或者，处于可用状态，且所属科学计算组件所有处于可用状态的可重构资源的出错频率和最小。优选的，上述方法中，所述参考信息还包括计算功能表，所述计算功能表包括：用于表示可重构资源能够执行的某一功能的字段；表示该功能从属的应用类型的字段；记录可重构资源执行该功能的码流的路径；记录可重构资源执行该功能时的MAC地址和IP地址；用于表示当前码流是否被使用的字段。优选的，上述方法中，所述预设策略还包括：如果某可重构资源的当前码流被使用，则不选用该可重构资源为目标资源的策略。本发明的另一方面公开了实现上述管理方法的可重构资源管理系统，包括用于人机交互的通信接口和管理单元，其中，所述管理单元包括：第一选择单元，用于在所述通信接口接收到应用需求信息时，确定功能满足应用需求的可重构资源为候选可重构资源；参考信息单元，用于存储参考信息，所述参考信息包括资源管理节点表， 所述资源管理节点表包括用于定位可重构资源的标识字段、用于表示该可重构资源可用性的字段、用于表示该可重构资源的类型的字段及用于记录该可重构资源进行重构时出错频率的出错频率字段；第二选择单元，用于查询预设参考信息，依据预设策略从候选可重构资源中选择出用于重构的目标资源；所述预设策略包括节约能耗优先的能耗节约策略，降低错误概率优先的规避错误策略，或者，对所述能耗节约策略和错误规避策略进行加权平均处理的策略。本可重构资源管理系统能够实现上述可重构资源管理方法，可以认为是上述可重构资源管理方法的一种具体实现方式。优选的，上述系统中，所述能耗节约策略包括：处于可用状态且所属科学计算组件中处于不可用状态的可重构资源数量较少。优选的，上述系统中，所述规避错误策略包括：处于可用状态且出错频率较小，或者，处于可用状态，且所属科学计算组件所有处于可用状态的可重构资源的出错频率和最小。优选的，上述系统中，所述参考信息还包括计算功能表，所述计算功能表包括：用于表示可重构资源能够执行的某一功能的字段；表示该功能从属的应用类型的字段；记录可重构资源执行该功能的码流的路径；记录可重构资源执行该功能时的MAC地址和IP地址；用于表示当前码流是否被使用的字段。优选的，上述系统中，所述预设策略还包括：如果某可重构资源的当前码流被使用，则不选用该可重构资源为目标资源的策略。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1示意性地示出了根据本发明实施方式在实际应用中的一个应用场景的框架示意图；图2示意性地示出了根据本发明方法一实施方式的流程图；图3示意性地示出了科学计算组件的一种可能结构；图4示意性地示出了本发明装置一实施例方式的结构示意图；图5示意性地示出了本发明装置另一实施例方式的结构示意图。具体实施方式下面将参照本发明实施方式的方法的流程图和设备(或系统)的框图描述本发明的实施方式。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其它可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置的产品。也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。根据本发明的实施方式，提出了一种可重构系统的构建方法和装置。附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。为了方便技术人员理解，下面先对PRCA进行简单介绍：2012年10月10日，一种新概念高效能计算机体系―基于认知的主动重构计算体系(简称为PRCA)被发布。PRCA与普通计算体系相比，以下方面存在较大区别：一、通信方式，PRCA的硬件程序运行在专用的FPGA服务器上，软件程序运行在通用服务器上。发明人经过研究发现，在PRCA平台中，两类服务器之间最方便的连接方式是千兆以太网，即千兆以太网被选定作为软硬件程序间的通信方式。这与采用PCI接口、PLB总线、InfiniBand作为通信方式的其他可重构系统明显不同。相应的，通信方式不同，软硬件程序就会有很大差异。二、硬件结构，FPGA与相关外设的连接方式在不同的计算平台下总是存在一些差异。单就FPGA与内存的连接而言，可能存在的差异包括：内存的种类(DDR2或DDR3)、容量(2G或32G)、管脚接口类型。具体例如：PRCA平台为每个FPGA配备3条8GBDDR3内存，接口为204针。作为对比，另一种BEE3型可重构计算机为每个FPGA配备2条4GBDDR2内存，接口也为204针。下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。发明概述发明人在研究过程中，提供了了管理可重构资源的方案，该方案对可重构系统中大量的可重构资源进行管理，避免出现错漏或不当的问题，从而保证可重构系统的正常工作。在介绍了本发明的基本原理之后，下面具体介绍本发明的各种非限制性实施方式。应用场景总览参考图1，为本发明实施方式的一个示例性应用场景的框架示意图。其中，用户通过输入输出设备11与计算机12交互。本领域技术人员可以理解，图1所示的框架示意图仅是本发明的实施方式可以在其中得以实现的一个示例。本发明实施方式的适用范围不受到该框架任何方面的限制。所述输入输出设备11可以是键盘和显示器的组合，也可以是触摸屏或者其他具有输入输出功能的设备。在图1所示的示例性应用场景中，计算机12响应于用户输入的数据，进行相应操作，包括调用内部计算或处理模块对指定的程序或数据进行处理。示例性方法下面结合图1的应用场景，参考图2来描述根据本发明示例性实施方式的可重构资源管理方法。需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本发明的精神和原理而示出，本发明的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本发明的实施方式可以应用于适用的任何场景。参考图2所示，为本发明提供的可重构资源管理方法一实施方式的流程图，本实施方式可以包括以下步骤：步骤S21、接收应用需求信息。所述应用需求信息也可称为任务需求信息，具体可以由需求参数表征。所述应用需求信息可以由操作者通过操作界面上的信息输入栏，或者由操作者通过操作界面上的各种需求参数的勾选结果输入。步骤S22、确定满足所述应用需求的可重构资源为候选资源。每个可重构资源均具有一定的功能，根据应用需求信息确定所需的功能后，即可依据功能选择可重构资源，将这些可重构资源确定为候选资源。步骤S23、查询用于表示各个可重构资源管理信息的资源管理节点表。所述资源管理节点表的格式如下表：表1IPIDUSABLEStyleErrorFreq其中：IP用于指示可重构资源位于哪个科学计算组件中，所述科学计算组件包括 若干可重构资源(例如FPGA)及一个管理节点(可称为Atom)，可以认为所述科学计算组件即是由若干可重构资源及一个管理节点形成、用于执行某种常用计算操作的系统，如图3所示，一个控制单元(即管理节点)管理4片FPGA。具体来说，表1中的IP字段为可重构资源所在科学计算组件中管理节点的IP地址。ID用于指示可重构资源的标识。所述科学计算组件中各可重构资源通过序号区分，具体来说，ID可以是在所在科学计算组件中的序号。USABLE用于标示可重构资源的可用性，若所述可重构资源忙或者出现异常时，则在USABLE字段处用特定标记表示可重构资源不可用，例如0表示可用，1表示不可用。Style字段表示可重构资源的类型。ErrorFreq用于记录可重构资源进行重构时的出错频率。步骤S24、选择符合预设策略的可重构资源组成目标资源。所述预设策略包括以下几种或任意组合：1、处于可用状态，且出错频率较小，出错频率越高，被选择为目标资源的可能性越小，反之，出错频率越低，被选择为目标资源的可能性越大，可称为错误规避策略。2、处于可用状态，且所属科学计算组件中处于不可用状态(即被使用状态)的可重构资源数量最少，可称为能耗节省策略。可以通过USABLE字段了解可重构资源是否可用，然后确定这些可用的可重构资源所在的科学计算组件内处于不可用状态(一般可以代表正在被使用)的可重构资源的数量，确定数量少的科学计算组件，如果候选资源位于该科学组件内，则将该候选资源选择为目标资源之一。之所以如此，是出于节约能耗的考虑，科学组件内被使用的可重构资源越多，则越多使用相配合工作的部件或线路的，即产生越多能耗，反之，则产生越少的能耗。3、处于可用状态，且所属科学计算组件所有处于可用状态的可重构资源的出错频率和最小，也属于错误规避策略。例如，当两台科学计算组件中包含相同数量的可用的可重构资源，则对 这两台科学计算组件的所有可用的可重构资源出错频率进行求和。优先选择结果小的科学计算组件中的可用的可重构资源作为目标资源。4、为能耗节约策略和错误规避策略的均衡(中和)。对能耗节约策略和错误规避策略进行加权平均处理，这两个策略均有两个属性：功耗(x)与性能(y)。加权平均的方式如下：a1a2b1b2]]>其中：a1表示功耗节约策略对于性能的主观偏好，b1为功耗节约策略对功耗的主观偏好，a2表示错误规避策略对于性能的主观偏好，b2为错误规避策略对功耗的主观偏好。则，对于功耗节约策略的评估结果为a1×x+b1×y。这种中和的方式能够保证系统的稳定性的情况下，不过多耗能。本发明上述实施例通过设置资源管理节点表，对各个科学计算组件内的各可重构资源的信息和状态进行了记载，于是，在选择可重构资源以进行重构操作时，能够通过查询所述资源管理节点表，了解各个可重构资源的信息和状态，降低发生调用资源冲突或者错误的概率。在另外的实施例中，所述资源管理节点表还可以增加附加字段，如下表所示：表2IPIDUSABLEFUNCStyleErrorFreq增加的FUNC字段用于表示可重构资源当前执行的功能项。如果可重构资源当前执行的功能与目标资源所要完成的功能相冲突，则会影响整个可重构系统的工作。所以，可以通过该FUNC字段，了解可重构资源当前执行的功能，从而避免由于功能冲突导致的一系列问题。此外，当某可重构资源出现异常时，可以通过该FUNC字段了解到其当前正在执行的功能项，缩小了检测或分析的范围，方便确定出现异常的原因， 从而提高修复的效率。在另外的实施例中，还可以预先根据可重构资源所能执行的功能，设置计算功能表，所述计算功能表可以认为是所述资源管理节点表的子表或者补充表，所述计算功能表的具体结构如下表所示：表3FUNCAPPNAMEFILENAMEMACIPUSABLEStyle其中：FUNC表示可重构资源能够执行的某一功能；APPNAME表示该FUNC从属的应用类型；FILENAME记录了可重构资源执行该功能的码流的路径；MAC地址记录了可重构资源执行该功能时使用的MAC地址；IP地址记录了可重构资源执行该功能时使用的IP地址；USABLE用于表示当前码流(即当前功能)是否被使用。USABLE字段由于表示当前码流的使用状态，可以避免同一局域网内MAC地址或IP地址冲突(不同的码流采用相同的MAC地址或IP地址)。Style用于表示不同的设备，一般为FPGA的重要提供商提供的芯片。示例性设备在介绍了本发明示例性实施方式的方法之后，接下来，参考图4所示，为本发明示例性实施方式的可重构资源管理系统一实施方式，本实施方式例如可以包括通信接口41和管理单元42，所述通信接口41用于人机交互，所述管理单元42包括参考信息单元421、第一选择单元422和第二选择单元423，其中：第一选择单元422，用于在所述通信接口41接收到应用需求信息时，确定功能满足应用需求的可重构资源为候选可重构资源。所述参考信息单元421用于存储参考信息，所述参考信息包括资源管理节点表，所述资源管理节点表包括用于定位可重构资源的标识字段、用于表示该可重构资源可用性的字段、用于表示该可重构资源的类型的字段及用于记录该可重构资源进行重构时出错频率的出错频率字段。所述第二选择单元423用于查询预设参考信息，依据预设策略从候选可重 构资源中选择出用于重构的目标资源。所述预设策略包括节约能耗优先的能耗节约策略，降低错误概率优先的规避错误策略，或者，对所述能耗节约策略和错误规避策略进行加权平均处理的策略。所述能耗节约策略包括：处于可用状态且所属科学计算组件中处于不可用状态的可重构资源数量较少。所述规避错误策略包括：处于可用状态且出错频率较小，或者，处于可用状态，且所属科学计算组件所有处于可用状态的可重构资源的出错频率和最小。如图5所示，所述参考信息还包括计算功能表，所述计算功能表包括：用于表示可重构资源能够执行的某一功能的字段；表示该功能从属的应用类型的字段；记录可重构资源执行该功能的码流的路径；记录可重构资源执行该功能时的MAC地址和IP地址；用于表示当前码流是否被使用的字段。所述预设策略还包括：如果某可重构资源的当前码流被使用，则不选用该可重构资源为目标资源的策略。需要说明的是，本说明书中各个实施例可相互补充，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。另外，还需要说明的是，本说明书中管理系统与管理方法是相对应的，相互之间可以互相借鉴和补充，例如，上述管理系统中的各种策略及计算功能表的具体结构和内容，均可参照前文管理方法部分的内容。另外，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页1 2 3