Lazy Load Scheduling for Mixed-criticality Applications in Heterogeneous MPSoCs
Lazy Load Scheduling for Mixed-criticality Applications in Heterogeneous MPSoCs
复制标题
异构 MPSoC 中混合关键性应用的延迟加载调度
DOI：
10.1145/3587694
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发表时间：
2023
影响因子：
2
通讯作者：
Caccamo, Marco
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kloda, Tomasz;Gracioli, Giovani;Tabish, Rohan;Mirosanlou, Reza;Mancuso, Renato;Pellizzoni, Rodolfo;Caccamo, Marco
新兴的多处理器片上系统 (MPSoC) 平台为高性能计算应用提供具有可编程逻辑 (PL) 的硬处理内核。在本文中，我们深入研究了这些商用异构平台，并展示了如何设计混合关键性应用程序，以便可以隔离不同的处理组件，以避免对末级缓存和主内存等共享资源的争用。我们的方法涉及软件/硬件协同设计，以实现不同关键性域之间的隔离。在硬件层面，我们在 PL 内部使用带有专用接口的暂存存储器 (SPM)，以避免主存储器中的冲突。在软件层面，我们采用虚拟机管理程序来支持缓存着色，从而避免共享 L2 缓存的冲突。为了将任务移入/移出 SPM 内存，我们依靠 DMA 引擎并提出了一种新的 CPU-DMA 协同调度策略，称为延迟加载 (Lazy Load)，为此我们还得出了响应时间分析。图像处理案例研究的结果表明，当使用我们提出的架构运行时，可以避免共享内存子系统的争用。此外，全面的可调度性评估表明，新提出的Lazy Loadpolicy优于现有的CPU-DMA调度方法，并且可以有效减轻我们提出的架构中的主存干扰。
Newly emerging multiprocessor system-on-a-chip (MPSoC) platforms provide hard processing cores with programmable logic (PL) for high-performance computing applications. In this article, we take a deep look into these commercially available heterogeneous platforms and show how to design mixed-criticality applications such that different processing components can be isolated to avoid contention on the shared resources such as last-level cache and main memory.Our approach involves software/hardware co-design to achieve isolation between the different criticality domains. At the hardware level, we use a scratchpad memory (SPM) with dedicated interfaces inside the PL to avoid conflicts in the main memory. At the software level, we employ a hypervisor to support cache-coloring such that conflicts at the shared L2 cache can be avoided. In order to move the tasks in/out of the SPM memory, we rely on a DMA engine and propose a new CPU-DMA co-scheduling policy, calledLazy Load, for which we also derive the response time analysis. The results of a case study on image processing demonstrate that the contention on the shared memory subsystem can be avoided when running with our proposed architecture. Moreover, comprehensive schedulability evaluations show that the newly proposedLazy Loadpolicy outperforms the existing CPU-DMA scheduling approaches and is effective in mitigating the main memory interference in our proposed architecture.
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