非线性流水线调度算法

S1
X1
X1
X2
X1
X2
X3 …
S2
X1
X1
X2
X2
…
S3
X1
X1
X2
X2 …
S4
X1
X2
…
启动周期
重复启动周期
启动距离为(1,7)循环时的流水线预约表
时间 功能段
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 …
S1
X1 X2
X1 X2
X1 X2 X3 X4
X3 X4
X3 X4 …
S2
时间 功能段
1
2
3
4
5
6
7
8 9 10 11 …
S1 X1
S2
X1
X1X2 X1X2
X1X2X3 33 X2X3
X2X3X4
…
X3X4 …
S3
X1
X2 X1
X3 X2
X4 …
S4
X1
X2
X3
…
2
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启动距离为 5 时的流水线不冲突
时间 功能段
1
2
3
4
5
6
7
8 9 10 11 …
X2
X1
X3 X2
X4
X3 …
S2
X1
X2 X1
X2 X3
X4 X3
…
S3
X1
X1 X2
X2
X3
X3 X4
…
S4
X1
X2
X3
X4 …
启动周期
重复启动周期
时间 功能段
1
2
S1
X1 X2
最小启动循环(1,7)的流水线工作状态 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 …
X1 X2 X3
X3 X2
…
S2
X1
X1 X2
X2 X3
…
S3
X1
X1
X2
X2
X3
X3 …
S4
X1
X2
X3
…
启动周期
重复启动周期
9
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Thank you
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6
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采用状态图中任何一个闭合回路来进行调度，都不 会冲突。最小的平均间隔拍数为最佳调度。
简单循环 （1，7） （3，7） （5，7） （3，5，7） （5，3，7） （3，5）
（5） （7）
平均启动距离 4 5 6 5 5 4 5 7
7* １０１0１０
7* 1 １１１１１1
5
×
4
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由冲突向量构造状态图： 把冲突向量送入一个n位逻辑右移移位器；如果移位器移出0，用移位
器中的值与初始冲突向量作“按位或”运算，得到一个新的冲突向量；否 则不作任何处理；如此重复n次。
对于中间形成的每一个新的冲突向量，也要按照这一方法进行处理。 在初始冲突向量和所有的新形成的冲突向量之间用带箭头的线连接， 当新形成的冲突向量出现重复时可以合并到一起。
时间 功能段
1
2
3
4
5
6
7
S1
X
X
S2
X
X
S3
X
X
S4
X
禁止向量为：（2，4，6）
初始冲突向量：101010
5
7* １０１0１０
7* 1 １１１１１1
5
3
7* 7*
１０１１１１
5
3
１０１0１１
5 非线性流水线的状态图 Company Logo
• 预约表对应唯一冲突向量 -> 对应唯一状态图。 • 不同的预约表也可能有相同的状态图。 • 初始冲突向量决定调度。 • 单纯由图的角度分析最佳调度： • 无限长路径中平均边权最小的路径 • 状态图中平均边权最小的循环
例如，如图所示的预约表的禁止向量为（3，4，6）
• 由禁止向量得到冲突向量：C＝（CnCn-1…C2C1） 其中：n是禁止向量中的最大值。Cn总为1 如果i在禁止向量中，则Ci＝1，否则Ci＝0。 例如：对于上面的预约表，C＝（101100）。
时间 功能段
1
2
3
4
5
6
7
S1
×
×
×
S2
×
×
S3
×
×
S4
X4
X3 …
S2
X1 X2
X1 X2
X3
X4 X3
…
S3
X1 X2 X1 X2
X3
X3 X4
…
S4
X1 X2
X3
X4 …
启动周期
重复启动周期
8
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时间 功能段
1
2
S1
X1
恒定启动循环(5)的流水线工作状态 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 …
X2 X1
3
7* 7*
１０１１１１
5
3
１０１0１１
5 非线性流水线的状态图
最佳调度为（1，7）和（3，5）。平均启动距离为 4。
启动距离最小的等间隔调度（5）。
7
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时间 功能段
1
2
S1
X1
最小启动循环(3,5)的流水线工作状态 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 …
X1 X2
X1 X2
X3 X4
X3 X4wenku.baidu.com
…
S3
X1 X2
X1 X2
X3 X4
X3 X4
…
S4
X1 X2
X3 X4
…
启动周期
重复启动周期
3
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无冲突调度方法 • 非线性流水线的禁止向量：
预约表中每一行任意两个“×”之间的距离都计算出来，去 掉重复的。相邻的两个任务进入流水线引起冲突的间隔拍数。
•
非线性流水线的冲突
• 问题：向非线性流水线仍每隔一拍送入一个新任务，
会发生什么现象？
• 流水线的冲突：几个任务争用同一个流水段
• 流水线的启动距离：向流水线连续输入两个任务之间
的时间间隔
1
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预约表
时间 功能段
1
2
3
4
5
6
7
S1
×
×
×
S2
×
×
S3
×
×
S4
×
启动距离为 3 的流水线冲突情况