一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构的制作方法

本发明涉及异构计算领域，特别涉及一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构。

背景技术：

1、随着通信和网络技术的迅速发展，异构计算是一种特殊形式的并行和分布式计算，它或是用能同时支持simd方式和mimd方式的单个独立计算机，或是用由高速网络互连的一组独立计算机来完成计算任务，它能协调地使用性能、结构各异的机器以满足不同的计算需求，并使代码能以获取最大总体性能方式来执行；网络计算概念应运而生，在异构计算系统上进行的并行计算通常称为异构计算。

2、在现有的异构计算架构中，对能耗的计算调整比较重要，然而在对能耗的调整过程中，不能合理的对资源进行平衡，导致计算机在使用过程中仍会存在一定的卡顿现象，异构计算架构对能耗平衡性能降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，包括：

3、硬件，所述硬件用于输入并存储程序和数据；所述硬件包含性能提升组件和能耗优化组件，所述性能提升组件和能耗优化组件互相配合使用，所述硬件上设置有能耗感知组件；

4、软件，所述软件是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合，所述软件包含计算算法、资源调度和任务分配，所述计算算法、资源调度和任务分配之间互相配合。

5、优选的，所述性能提升和能耗优化并列设置，所述能耗优化组件包含有低功耗处理器、功耗监控和协同调度，所述功耗监控用于低功耗处理器的耗能监控，所述功耗监控即为功耗监控器，用于测量和报告当前处理器的功耗信息，并通过总线与硬件上的电路板器件进行通信，所述协同调度用于多个低功耗处理器的平衡调度。

6、优选的，所述低功率处理器包含n种类处理器、n数据处理器、功耗控制处理器和通信互联处理器，所述n数据处理器为不同n种类处理器的多个设置，所述功耗控制处理器用于n种类处理器的功耗平衡，所述通信互联处理器用于n种类处理器之间的网络通信及数据传输，用于资源的平衡共享。

7、优选的，所述n种类处理器包含有多核心cpu、gpu和fpga，所述多核心cpu、gpu和fpga上分别设置有能耗传感器，能耗传感器用于处理器的能耗感知。

8、优选的，所述能耗传感器由敏感元件、转换元件、转换电路和辅助电源四部分组成，所述敏感元件用于直接感受被测量处理器数据，并输出与被测量处理器有确定关系的物理量信号，所述转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号，所述转换电路用于对转换元件输出的电信号进行放大调制，所述转换元件和转换电路通过辅助电源供电。

9、优选的，多个所述敏感元件分别与多核心cpu、gpu、fpga相贴合设置，所述敏感元件、转换元件、转换电路和辅助电源相邻设置。

10、优选的，所述性能提升包含计算速度提升和及计算效率，所述计算速度提升由多核心cpu完成设置，所述计算效率由并行计算方法设置，所述并行计算方法为多核心cpu、gpu和fpga在时间和空间上独立并发的执行计算。

11、优选的，所述cpu包含为多个性能域，同一个所述性能域内的核心具有相同的容量和功率的对应关系，多个所述性能域上共用同一套能耗模型。

12、优选的，所述gpu用于对系统输入的视频信息进行构建和渲染，所述gpu用于减少对cpu的依赖，所述gpu与cpu配合调整工作。

13、优选的，所述fpga用于解决原有的器件门电路数较少的问题，所述fpga用于事先编辑的逻辑结构文件调整内部结构，用于来调整不同逻辑单元的连接和位置，所述fpga用于处理数据线路径。

14、本发明的技术效果和优点：

15、(1)本发明利用能耗感知组件和能耗优化相配合的设置方式，通过能耗感知组件，便于对硬件上的能耗进行感知，便于低功率处理器能进行资源平衡处理，且能进行功耗监控及功耗控制处理，使其能稳定调整计算资源，便于降低计算机使用过程中的卡顿现象，提高异构计算架构对能耗平衡的性能；

16、(2)本发明利用通信互联处理器和能耗传感器相配合的设置方式，通过通信互联处理器的设置，便于n种类处理器之间的网络通信及数据传输，用于资源的平衡共享，提高计算资源平衡的稳定性，通过能耗传感器的设置，用于多核心cpu、gpu和fpga的能耗感知，提高异构计算架构实用过程中的稳定性。

技术特征：

1.一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，所述性能提升和能耗优化并列设置，所述能耗优化组件包含有低功耗处理器、功耗监控和协同调度，所述功耗监控用于低功耗处理器的耗能监控，所述功耗监控即为功耗监控器，用于测量和报告当前处理器的功耗信息，并通过总线与硬件上的电路板器件进行通信，所述协同调度用于多个低功耗处理器的平衡调度。

3.根据权利要求2所述的一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，所述低功率处理器包含n种类处理器、n数据处理器、功耗控制处理器和通信互联处理器，所述n数据处理器为不同n种类处理器的多个设置，所述功耗控制处理器用于n种类处理器的功耗平衡，所述通信互联处理器用于n种类处理器之间的网络通信及数据传输，用于资源的平衡共享。

4.根据权利要求2所述的一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，所述n种类处理器包含有多核心cpu、gpu和fpga，所述多核心cpu、gpu和fpga上分别设置有能耗传感器，能耗传感器用于处理器的能耗感知。

5.根据权利要求4所述的一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，所述能耗传感器由敏感元件、转换元件、转换电路和辅助电源四部分组成，所述敏感元件用于直接感受被测量处理器数据，并输出与被测量处理器有确定关系的物理量信号，所述转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号，所述转换电路用于对转换元件输出的电信号进行放大调制，所述转换元件和转换电路通过辅助电源供电。

6.根据权利要求5所述的一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，多个所述敏感元件分别与多核心cpu、gpu、fpga相贴合设置，所述敏感元件、转换元件、转换电路和辅助电源相邻设置。

7.根据权利要求4所述的一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，所述性能提升包含计算速度提升和及计算效率，所述计算速度提升由多核心cpu完成设置，所述计算效率由并行计算方法设置，所述并行计算方法为多核心cpu、gpu和fpga在时间和空间上独立并发的执行计算。

8.根据权利要求7所述的一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，所述cpu包含为多个性能域，同一个所述性能域内的核心具有相同的容量和功率的对应关系，多个所述性能域上共用同一套能耗模型。

9.根据权利要求7所述的一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，所述gpu用于对系统输入的视频信息进行构建和渲染，所述gpu用于减少对cpu的依赖，所述gpu与cpu配合调整工作。

10.根据权利要求7所述的一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，其特征在于，所述fpga用于解决原有的器件门电路数较少的问题，所述fpga用于事先编辑的逻辑结构文件调整内部结构，用于来调整不同逻辑单元的连接和位置，所述fpga用于处理数据线路径。

技术总结
本发明公开了一种通过能耗感知调整计算资源平衡能耗的异构计算架构，包括：硬件，硬件用于输入并存储程序和数据；硬件包含性能提升组件和能耗优化组件，硬件上设置有能耗感知组件；软件，软件是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合，软件包含计算算法、资源调度和任务分配，计算算法、资源调度和任务分配之间互相配合。本发明利用能耗感知组件和能耗优化相配合的设置方式，通过能耗感知组件，便于对硬件上的能耗进行感知，便于低功率处理器能进行资源平衡处理，且能进行功耗监控及功耗控制处理，使其能稳定调整计算资源，便于降低计算机使用过程中的卡顿现象，提高异构计算架构对能耗平衡的性能。

技术研发人员：董贇,韦宗慧,蒙琦,银源,刘凯杰,符嘉成,杨崇富
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16