專利名稱：一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理器核陣列架構(gòu)領(lǐng)域，特別涉及一種主動(dòng)預(yù)防故障的處理器核的定期切換策略以及相應(yīng)的裝置。
背景技術(shù)：
相比較單核處理器，多核處理器陣列具有并行處理能力強(qiáng)、計(jì)算性能好、可靠性高等特點(diǎn)。究其原因，多核處理器陣列中的各個(gè)處理器核可以獨(dú)立地配置、執(zhí)行功能。這就給多核處理器陣列帶來的可重構(gòu)、自修復(fù)和自適應(yīng)等關(guān)鍵特征。多核處理器陣列取代單核處理器將是可預(yù)見的。而多核處理器陣列可重構(gòu)、自修復(fù)和自適應(yīng)的特征決定了多核處理器陣列可以應(yīng)用多種不同的策略進(jìn)一步地提高系統(tǒng)的可靠性。目前，關(guān)于多核處理器陣列在可靠性方面會(huì)有如下兩個(gè)事實(shí):
I) 對于一個(gè)處于工作狀態(tài)的處理器核而言，在長時(shí)間的正常工作后，其出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率會(huì)由于軟件內(nèi)存泄漏和硬件升溫等問題逐漸上升。因而在一定時(shí)間的正常工作后，特定時(shí)刻的出錯(cuò)概率增大到一定的程度，從而隨時(shí)可能產(chǎn)生錯(cuò)誤造成系統(tǒng)故障。2) 把一個(gè)正常工作的處理器核與空閑的備份核進(jìn)行切換所花費(fèi)的代價(jià)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)故障后再將出錯(cuò)的處理器核與空閑的備份核進(jìn)行切換所花費(fèi)的代價(jià)。這其中包括了技術(shù)上狀態(tài)同步的原因與對實(shí)際任務(wù)造成的損失。一般而言，定時(shí) 進(jìn)行處理器核的更換和維修可以在較小的代價(jià)下較好地解決上述處理器核長時(shí)間持續(xù)工作的出錯(cuò)率上升問題?，F(xiàn)有的定時(shí)處理器核更換技術(shù)方案使用固定的冗余結(jié)構(gòu)，這意味著特定處理器核的備用處理器核是固定的，在陣列不夠大、處理器核數(shù)量不足的情況下，不能夠保證所有處理器核都能得到備用或輪換。本發(fā)明針對上述問題，在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)編號(hào)為2011AA120201的課題的資助下，提出了一套新的定時(shí)更換處理器核的策略。在本策略中，特定處理器核的備用處理器核不是固定的，而是按照一定的原則進(jìn)行遍歷輪換，而且使得系統(tǒng)能夠更大程度地減少更換、維修處理器核的代價(jià)，能在處理器核數(shù)量有限的情況下讓所有處理器核都得到輪換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略，其目的在于解決處理器核長時(shí)間工作出錯(cuò)率上升的問題，要求消耗的代價(jià)盡可能小并且所有處理器核都能得到輪換。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略，包括:
51、確認(rèn)眾核陣列中空閑狀態(tài)處理器核的數(shù)量與位置；
52、依次按照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則:1)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找一組同等數(shù)量的工作狀態(tài)處理器核；
53、將S2中的工作狀態(tài)處理器核與SI中的空閑狀態(tài)處理器核進(jìn)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切
換；
54、對從工作狀態(tài)切換到空閑狀態(tài)的處理器核進(jìn)行斷電重配置與維護(hù)；
55、工作一段固定的時(shí)間后，再次執(zhí)行本策略。較佳的，依次按 照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則:1)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找一組同等數(shù)量的處于工作狀態(tài)的處理器核，包括步驟:
第一步，確定空閑狀態(tài)處理器核組成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
第二步，依次查找每一個(gè)空閑狀態(tài)處理器核相鄰的工作狀態(tài)處理器核；
第三步，在所有空閑狀態(tài)處理器核的相鄰工作狀態(tài)處理器核中查找能夠組成相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的若干組工作狀態(tài)處理器核；
第四步，在第三步的結(jié)果中，查找已經(jīng)持續(xù)工作時(shí)間最長的一組處理器核；如果能查找到不止一組持續(xù)時(shí)間最長的工作處理器核，則進(jìn)行第五步，否則進(jìn)行第七步；
第五步，在第四步的結(jié)果中，查找被維護(hù)次數(shù)最少的一組處理器核；如果能查找到不止一組維護(hù)次數(shù)最少的處理器核，則進(jìn)行第六步，否則進(jìn)行第七步；
第六步，在第五步的結(jié)果中，依次確認(rèn)各個(gè)處理器核的ID，查找包含具有最小ID的一組處理器核；
第七步，查找到的唯一的一組工作狀態(tài)處理器核即為查找結(jié)果。較佳的，定期地將工作狀態(tài)處理器核與空閑狀態(tài)處理器核進(jìn)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切換，還包括:
進(jìn)行切換的工作狀態(tài)處理器核是依次按照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則:1)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找得到的一組工作狀態(tài)處理器核。較佳的，定期地將工作狀態(tài)處理器核與空閑狀態(tài)處理器核進(jìn)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切換，包括步驟:
第一步，對空閑狀態(tài)處理器核進(jìn)行功能配置；
第二步，將工作狀態(tài)處理器核的狀態(tài)、數(shù)據(jù)等內(nèi)容同步到相對應(yīng)的已完成配置的空閑狀態(tài)處理器核中；
第三步，將工作狀態(tài)處理器核的輸入同時(shí)輸入給已完成配置與同步的空閑狀態(tài)處理器
核；
第四步，空閑狀態(tài)處理器核開始工作但不將結(jié)果輸出給后續(xù)功能模塊；
第五步，比較原工作狀態(tài)處理器核與原空閑狀態(tài)處理器核的工作結(jié)果是否同步并一致；如果結(jié)果同步并一致，則進(jìn)行第六步，否則進(jìn)行第一步；
第六步，將原空閑狀態(tài)處理器核的結(jié)果輸出給后續(xù)功能模塊，開始記錄工作時(shí)間； 第七步，切斷原工作狀態(tài)處理器核的輸入與輸出，停止其功能。較佳的，對從工作狀態(tài)切換到空閑狀態(tài)的處理器核進(jìn)行斷電重配置與維護(hù)，還包括:記錄完成重新配置與維護(hù)的處理器核的已維護(hù)次數(shù)，為之后的切換過程提供依據(jù)。本發(fā)明還提供了一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置，其目的在于解決處理器核長時(shí)間工作出錯(cuò)率上升的問題，要求消耗的代價(jià)盡可能小并且所有處理器核都能得到輪換。一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置，包括:
處理器眾核陣列模塊，包括若干空閑狀態(tài)處理器核和工作狀態(tài)處理器核，以及處理器核重構(gòu)控制模塊；
切換處理器核查找模塊，用于確認(rèn)空閑狀態(tài)處理器核與查找需要切換的工作狀態(tài)處理器核；
記錄模塊，用于記錄處理器眾核陣列模塊中各個(gè)處理器核的ID與已維護(hù)次數(shù)以及工作狀態(tài)處理器核的持續(xù)工作時(shí)間；
切換模塊，用于控制空閑狀態(tài)處理器核與工作狀態(tài)處理器核的切換過程，能夠調(diào)用處理器核重構(gòu)控制模塊；· 計(jì)時(shí)模塊，用于監(jiān)視處理器眾核陣列模塊所在系統(tǒng)的工作時(shí)間、處理器眾核陣列模塊中工作狀態(tài)處理器核的持續(xù)工作時(shí)間，并為切換模塊的工作提供使能信號(hào)。較佳的，的切換處理器核查找模塊，將確認(rèn)空閑狀態(tài)處理器核的數(shù)量、位置與組成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
依次按照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則:1)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找用于切換的工作狀態(tài)處理器核。較佳的，的記錄模塊，記錄處理器眾核陣列模塊中各個(gè)處理器核的ID ；
在原空閑狀態(tài)處理器核切換至工作狀態(tài)后，開始記錄該處理器核的持續(xù)工作時(shí)間； 在原工作狀態(tài)處理器核切換至空閑狀態(tài)并完成維護(hù)后，修改和記錄該處理器核的維護(hù)次數(shù)。 較佳的，的切換模塊，在使能信號(hào)的控制下，將處理器眾核陣列模塊中的空閑狀態(tài)處理器核與切換處理器核查找模塊輸出的查找結(jié)果進(jìn)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切換；
對切換至空閑狀態(tài)的處理器核進(jìn)行維護(hù)；
將維護(hù)情況報(bào)告至記錄模塊進(jìn)行記錄。較佳的，的計(jì)時(shí)模塊，為切換模塊提供使能信號(hào)控制其進(jìn)行切換操作；
監(jiān)視處理器眾核陣列模塊所在系統(tǒng)的工作時(shí)間、處理器眾核陣列模塊中被切換至工作狀態(tài)的處理器核的持續(xù)工作時(shí)間；
將該監(jiān)視結(jié)果報(bào)告至記錄模塊進(jìn)行記錄。較佳的，的處理器眾核陣列模塊，是其所在系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，執(zhí)行系統(tǒng)功能，具有對處理器核進(jìn)行重構(gòu)配置的能力和修改處理器眾核陣列模塊中的路由設(shè)備配置信息的能力。與現(xiàn)有的固定冗余備用技術(shù)方案相比，應(yīng)用本發(fā)明提供的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略與裝置，因?yàn)榍袚Q工作處理器核的查找是按照空閑處理器核的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的，所以對系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響是最小的；因?yàn)榍袚Q工作處理器核查找的是相鄰的處理器核，所以切換過程中同步步驟的耗時(shí)是最少的、對處理器陣列中路由器配置的修改是最小的；因?yàn)榍袚Q工作處理器核的查找是按照遍歷和長時(shí)優(yōu)先原則的，所以最大程度地解決了處理器核長時(shí)間持續(xù)工作的出錯(cuò)率上升問題，延長了處理器陣列整體的壽命；本策略還能夠遍歷所有處理器核，能在硬件資源不足的情況下讓所有處理器核都能得到輪換。


圖1所示的是一個(gè)4X4處理器陣列架構(gòu)；
圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略的流程 圖3所示的是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略實(shí)施過程中查找合適的切換工作處理器核組的具體步驟流程 圖4所示的是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略實(shí)施過程中執(zhí)行切換的具體步驟流程 圖5所示的是本發(fā)明實(shí)施例一提供的在空閑處理器核數(shù)量為四的情況下執(zhí)行主動(dòng)預(yù)防錯(cuò)誤處理器核切換策略的具體步驟的示意 圖6所示的是本發(fā)明實(shí)施例一提供的在空閑處理器核數(shù)量為一的情況下執(zhí)行主動(dòng)預(yù)防錯(cuò)誤處理器核切換策略的具體步驟的示意 圖7所示的是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置的具體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
`
以下將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)例，并不是全部的實(shí)例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。為了便于對本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例作進(jìn)一步的解釋說明，且各個(gè)實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。實(shí)施例一
該實(shí)施例提供的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略的執(zhí)行流程圖如圖2所示，包括以下步驟:
步驟201,對于一個(gè)處于工作狀態(tài)的處理器眾核陣列,其中會(huì)有部分處理器核不參與功能的實(shí)現(xiàn)而是作為備用處理器核，平時(shí)處于空閑狀態(tài)；在進(jìn)行主動(dòng)預(yù)防錯(cuò)誤的處理器核切換過程的第一步就是確認(rèn)當(dāng)前的處理器陣列中的空閑處理器核的數(shù)量與位置，這些空閑的處理器核將在之后的步驟中依次替換當(dāng)前正在工作的一組處理器核，以完成定期維護(hù)預(yù)防錯(cuò)誤的目的；
步驟202，將根據(jù)步驟201得到的空閑處理器核數(shù)量與位置信息，依次按照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則:1)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找一組同等數(shù)量的處于工作狀態(tài)的處理器核；
該實(shí)例提供了一種具體的查找合適的切換工作處理器核組的策略，其流程圖如圖3所示，主要包括:
步驟300，初始步驟；
步驟301，獲得步驟201中確認(rèn)的空閑處理器核的數(shù)量與位置信息；
步驟302，確定空閑處理器核組成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
步驟303，依次查找每一個(gè)空閑處理器核相鄰的工作處理器核；
步驟304，查找能夠組成相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作處理器核組；
步驟305，檢查步驟304中得到的結(jié)果是否唯一，如果唯一，執(zhí)行步驟306 ;否則執(zhí)行步驟 307 ；
步驟306，結(jié)果確定；然后執(zhí)行步驟310 ；
步驟307，查找已經(jīng)持續(xù)工作時(shí)間最長的處理器核組；
步驟308，檢查步驟307中得到的結(jié)果是否唯一，如果唯一，執(zhí)行步驟306 ;否則執(zhí)行步驟 309 ；
步驟309，確認(rèn)各個(gè)處理器核的ID，查找包含最小ID處理器核的工作處理器核組；然后執(zhí)行步驟306 ；
步驟310，查找完畢，得到最為合適的一組工作處理器核；
在以上的步驟中，我們得到了用于切換的工作處理器核組；· 步驟203，將處于空閑狀態(tài)的與處于工作狀態(tài)的處理器核進(jìn)行狀態(tài)同步；
步驟204，將處于空閑狀態(tài)的與處于工作狀態(tài)的處理器核進(jìn)行狀態(tài)切換；
該實(shí)例提供了一種具體的執(zhí)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切換過程的策略，其流程圖如圖4所示，主要包括:
步驟400，初始步驟；
步驟401，對空閑處理器核按照即將替換的工作處理器核的功能進(jìn)行重新配置；
步驟402，將工作處理器核的狀態(tài)、數(shù)據(jù)等信息同步到相應(yīng)的已完成配置的空閑處理器核中；
步驟403，將工作處理器核組的輸入同時(shí)輸入給新完成配置與同步的空閑處理器核
組；
步驟404，空閑處理器核組開始工作但不將結(jié)果輸出至后續(xù)功能模塊；
步驟405，比較原工作處理器核組與原空閑處理器核組的工作結(jié)果；
步驟406，如果兩者結(jié)果同步且一致，則執(zhí)行步驟407 ;否則執(zhí)行步驟401 ；
步驟407，將原空閑處理器核組的輸出輸出給后續(xù)功能模塊，并開始記錄工作時(shí)間； 步驟408，切斷原工作處理器核組的輸入與輸出，停止其功能；
步驟409，完成切換過程；
在以上的步驟中，我們完成了合適的工作處理器核與空閑處理器核的切換過程；之后，原空閑處理器核將代替原工作處理器核完成功能，而原工作處理器核則轉(zhuǎn)為空閑處理器核，執(zhí)行后續(xù)步驟；
步驟204，新系統(tǒng)開始工作；對從工作狀態(tài)切換到空閑狀態(tài)的處理器核進(jìn)行斷電重配置處理與適當(dāng)?shù)木S護(hù)、維修，并記錄各個(gè)處理器被維護(hù)的次數(shù)；這些新的空閑處理器將在之后的定期主動(dòng)預(yù)防錯(cuò)誤處理器核切換過程中被使用；在系統(tǒng)工作一段固定的時(shí)間后，再次執(zhí)行本策略。
例如圖5所示的在空閑處理器核數(shù)量為四的情況下執(zhí)行主動(dòng)預(yù)防錯(cuò)誤處理器核切換策略的具體步驟的示意圖，其中處理器陣列中各個(gè)處理器核上標(biāo)注的數(shù)字是各個(gè)處理器核的ID，并且在圖中，無填充的處理器核表示空閑狀態(tài)的處理器核，有斜線陰影填充的處理器核表示工作狀態(tài)的處理器核；
初始情況如左上圖所示，除了核3，7，11，15空閑以外，其余12個(gè)處理器核處于工作狀態(tài)且持續(xù)工作時(shí)間相同，另外全部16個(gè)處理器核之前的維護(hù)次數(shù)都為O ;
首先確定了四個(gè)處理器核:核3，7，11，15 ;它們的位置分別處于各行的最右端；
然后確認(rèn)這四個(gè)空閑處理器核的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):這四個(gè)處理器核組成了一個(gè)上下方向的直線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
然后查找每個(gè)空閑處理器核的相鄰工作處理器核:核3的相鄰核為核2、0，核7的相鄰核為核6、4，核11的相鄰核為核10、8，核15的相鄰核為核14、12 ;—共8個(gè)；
在這8個(gè)處理器核中查找能夠組成相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的若干組處理器核:可以找到兩組，分別是核2，6，10，14與核O, 4，8，12 ；
顯然目前結(jié)果還不唯一；
這兩組處理器核持續(xù)工作的時(shí)間相同；
在這兩組處理器核中，最小的處理器核ID為0，所以選擇處理器核組0，4，8，12 ；在系統(tǒng)工作了一段固定的時(shí)間之后，將核3與核O,核7與核4,核11與核8,核15與核12進(jìn)行切換；
核3，7，11，15開始工作；核0，4，8，12空閑，開始維護(hù)，并記錄這四個(gè)核的維護(hù)次數(shù)加

此時(shí)系統(tǒng)的情況如圖5的右上所示；
空閑處理器核組0，4，8，12，相鄰的同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)處理器核組1，5，9，13與核組3，7，11，15 ；
由于核組3，7，11，15是之前步驟剛剛切換進(jìn)入工作的，它們的持續(xù)工作時(shí)間少于核組1，5，9，13，所以選擇處理器核組1，5，9，13 ；
在規(guī)定時(shí)間進(jìn)行切換后，系統(tǒng)情況如圖5右下所示；
此時(shí)，空閑處理器核組1，5，9，13，相鄰的同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)處理器核組0，4，8，12與核組2，6，10，14 ；
由于核組0，4，8，12是之前步驟剛剛切換進(jìn)入工作的，它們的持續(xù)工作時(shí)間少于核組2，6，10, 14，所以選擇處理器核組2，6，10, 14 ；
在規(guī)定時(shí)間進(jìn)行切換后，系統(tǒng)情況如圖5左下所示； 此時(shí)，空閑處理器核組2，6，10，14，相鄰的同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)處理器核組1，5，9，13與核組3，7，11，15 ；
由于核組1，5，9，13是之前步驟剛剛切換進(jìn)入工作的，它們的持續(xù)工作時(shí)間少于核組3，7，11，15，所以選擇處理器核組3，7，11, 15 ；
在規(guī)定時(shí)間進(jìn)行切換后，系統(tǒng)情況如圖5左上所示；
至此，整個(gè)系統(tǒng)完成了一個(gè)周期的遍歷，在這個(gè)周期中，每一個(gè)處理器核都得到了依次空閑整修的機(jī)會(huì)，而且由于是相鄰的同拓?fù)淝袚Q，切換過程的代價(jià)最小。例如圖6所示的在空閑處理器核數(shù)量為一的情況下執(zhí)行主動(dòng)預(yù)防錯(cuò)誤處理器核切換策略的具體步驟的示意圖，其中處理器陣列中各個(gè)處理器核上標(biāo)注的數(shù)字是各個(gè)處理器核的ID，并且在圖中，無填充的處理器核表示空閑狀態(tài)的處理器核，有斜線陰影填充的處理器核表示工作狀態(tài)的處理器核；
初始情況如左上圖所示，除了核3空閑以外，其余15個(gè)處理器核處于工作狀態(tài)且持續(xù)工作時(shí)間相同，另外全部16個(gè)處理器核之前的維護(hù)次數(shù)都為O ;
首先確定了一個(gè)處理器核:核3 ;位置處于第一行的最右端；
然后確認(rèn)這個(gè)空閑處理器核的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):單處理器核；
然后查找空閑處理器核的相鄰工作處理器核:核3的相鄰核為核O, 2, 7, 15, 一共4個(gè)；在這4個(gè)處理器核中查找能夠組成相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的若干組處理器核:可以找到4組，分別是核O，核2，核7與核15;
顯然目前結(jié)果還不唯一；
這4組處理器核持續(xù)工作的時(shí)間相同；
在這4組處理器核中，最小的處理器核ID為O，所以選擇處理器核組O ;
在系統(tǒng)工作了一段固定的時(shí)間之后，將核3與核O進(jìn)行切換；
核3開始工作；核O空閑，開始維護(hù)，并記錄核O的維護(hù)次數(shù)加一；
此時(shí)系統(tǒng)的情況如圖6第一行第二張圖所示；
依此類推，之后的各次切換情況與之相似，依次將核O與核I切換；核I與核2切換；核2與核6切換；核6與核5切換；核5與核4切換；核4與核7切換；核7與核11切換；核11與核8切換；核8與核9切換；核9與核10切換；核10與核14切換；核14與核13切換；核13與核12切換；核12與核15切換；核15與核3切換；
至此，整個(gè)系統(tǒng)完成了一個(gè)周期的遍歷，在這個(gè)周期中，每一個(gè)處理器核都得到了依次空閑整修的機(jī)會(huì)， 而且由于是相鄰的同拓?fù)淝袚Q，切換過程的代價(jià)最小。實(shí)施例二
該實(shí)施例提供了一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置，其具體結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括如下模塊:
切換處理器核查找模塊701，用于確認(rèn)空閑處理器核與查找需要切換的工作處理器
核；
記錄模塊702，用于記錄處理器陣列中各個(gè)處理器核的ID與已維護(hù)次數(shù)以及工作處理器核的持續(xù)工作時(shí)間；
切換模塊703，用于控制空閑處理器核與工作處理器核的狀態(tài)同步與狀態(tài)切換過程，能夠調(diào)用處理器陣列的處理器核重構(gòu)控制模塊；
計(jì)時(shí)模塊7 O 4,用于監(jiān)視系統(tǒng)的工作時(shí)間、處理器陣列中工作處理器核的持續(xù)工作時(shí)間，并為切換模塊的工作提供使能信號(hào)；
處理器陣列模塊705，為實(shí)際完成功能的系統(tǒng)與本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施對象。具體地，切換處理器核查找模塊701，將確認(rèn)空閑處理器核的數(shù)量、位置與組成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并按照相鄰、同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、長時(shí)優(yōu)先以及遍歷的原則查找用于切換的工作處理器核；
具體地，記錄模塊702，將記錄處理器陣列中各個(gè)處理器核的ID ;在原空閑處理器核切換至工作狀態(tài)后，開始記錄該處理器核的持續(xù)工作時(shí)間；在原工作處理器核切換至空閑狀態(tài)并完成維護(hù)后，修改記錄的該處理器核的維護(hù)次數(shù)；
具體地，切換模塊703，將在周期性的使能信號(hào)的控制下，將處理器陣列中的空閑處理器核與701模塊輸出的查找結(jié)果進(jìn)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切換，然后對切換至空閑狀態(tài)的處理器核進(jìn)行維護(hù)，并將維護(hù)情況報(bào)告至702模塊進(jìn)行記錄；
具體地，計(jì)時(shí)模塊704，將為模塊703提供的使能信號(hào)控制其進(jìn)行切換操作；將監(jiān)視模塊705的工作時(shí)間、處理器陣列中被切換至工作狀態(tài)的處理器核的持續(xù)工作時(shí)間，并將該監(jiān)視結(jié) 果報(bào)告至模塊702進(jìn)行記錄。具體地，處理器陣列模塊705，是多核系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，執(zhí)行系統(tǒng)功能；除此之外，還具有對處理器核進(jìn)行重構(gòu)配置的能力和修改陣列中的路由設(shè)備配置信息的能力。利用本發(fā)明實(shí)施例中提供的上述裝置，能夠以最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)基于陣列結(jié)構(gòu)的主動(dòng)預(yù)防錯(cuò)誤的處理器核切換策略。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括上述各方法的實(shí)施例流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可謂磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體等。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例通過查找與處理器陣列中空閑處理器核相鄰的、相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的，按照長時(shí)優(yōu)先和遍歷的原則，對處理器陣列中的空閑處理器核與工作處理器核進(jìn)行切換，從而能夠以最小的代價(jià)與消耗，解決處理器核長時(shí)間持續(xù)工作的出錯(cuò)率上升問題，同時(shí)能夠使每個(gè)處理器核獲得輪換，延長了處理器陣列整體的壽命。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限與此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略，其特征在于，包括: 51、確認(rèn)眾核陣列中空閑狀態(tài)處理器核的數(shù)量與位置； 52、依次按照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則:1)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找一組同等數(shù)量的工作狀態(tài)處理器核； 53、將S2中的工作狀態(tài)處理器核與SI中的空閑狀態(tài)處理器核進(jìn)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切換； 54、對從工作狀態(tài)切換到空閑狀態(tài)的處理器核進(jìn)行斷電重配置與維護(hù)； 55、工作一段固定的時(shí)間后，再次執(zhí)行本策略。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略，其特征在于，所述依次按照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則:1)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找一組同等數(shù)量的處于工作狀態(tài)的處理器核，包括步驟: 第一步，確定空閑狀態(tài)處理器核組成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 第二步，依次查找每一個(gè)空閑狀態(tài)處理器核相鄰的工作狀態(tài)處理器核； 第三步，在所有空閑狀態(tài)處理器核的相鄰工作狀態(tài)處理器核中查找能夠組成相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的若干組工作狀態(tài)處理器核； 第四步，在第三步的結(jié)果中，查找已經(jīng)持續(xù)工作時(shí)間最長的一組處理器核；如果能查找到不止一組持續(xù)時(shí)間最長的工作處理器核，則進(jìn)行第五步，否則進(jìn)行第七步； 第五步，在第四步的結(jié)果中，查找被維護(hù)次數(shù)最少的一組處理器核；如果能查找到不止一組維護(hù)次數(shù)最少的處理器核，則進(jìn)行第六步，否則進(jìn)行第七步； 第六步，在第五步的結(jié)果中，依次確認(rèn)各個(gè)處理器核的ID，查找包含具有最小ID的一組處理器核； 第七步，查找到的唯一的一組工作狀態(tài)處理器核即為查找結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略，其特征在于，所述定期地將工作狀態(tài)處理器核與空閑狀態(tài)處理器核進(jìn)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切換，還包括: 進(jìn)行切換的工作狀態(tài)處理器核是依次按照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則:I)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找得到的一組工作狀態(tài)處理器核。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略，其特征在于，所述定期地將工作狀態(tài)處理器核與空閑狀態(tài)處理器核進(jìn)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切換，包括步驟: 第一步，對空閑狀態(tài)處理器核進(jìn)行功能配置； 第二步，將工作狀態(tài)處理器核的狀態(tài)、數(shù)據(jù)等內(nèi)容同步到相對應(yīng)的已完成配置的空閑狀態(tài)處理器核中； 第三步，將工作狀態(tài)處理器核的輸入同時(shí)輸入給已完成配置與同步的空閑狀態(tài)處理器核； 第四步，空閑狀態(tài)處理器核開始工作但不將結(jié)果輸出給后續(xù)功能模塊； 第五步，比較原工作狀態(tài)處理器核與原空閑狀態(tài)處理器核的工作結(jié)果是否同步并一致；如果結(jié)果同步并一致，則進(jìn)行第六步，否則進(jìn)行第一步； 第六步，將原空閑狀態(tài)處理器核的結(jié)果輸出給后續(xù)功能模塊，開始記錄工作時(shí)間； 第七步，切斷原工作狀態(tài)處理器核的輸入與輸出，停止其功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略，其特征在于，所述對從工作狀態(tài)切換到空閑狀態(tài)的處理器核進(jìn)行斷電重配置與維護(hù)，還包括: 記錄完成重新配置與維護(hù)的處理器核的已維護(hù)次數(shù)，為之后的切換過程提供依據(jù)。
6.一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置，其特征在于，包括: 處理器眾核陣列模塊，包括若干空閑狀態(tài)處理器核和工作狀態(tài)處理器核，以及處理器核重構(gòu)控制模塊； 切換處理器核查找模塊，用于確認(rèn)空閑狀態(tài)處理器核與查找需要切換的工作狀態(tài)處理器核； 記錄模塊，用于記錄處理器眾核陣列模塊中各個(gè)處理器核的ID與已維護(hù)次數(shù)以及工作狀態(tài)處理器核的持續(xù)工作時(shí)間； 切換模塊，用于控制空閑狀態(tài)處理器核與工作狀態(tài)處理器核的切換過程，能夠調(diào)用所述處理器核重構(gòu)控制模塊； 計(jì)時(shí)模塊，用于監(jiān)視所述處理器眾核陣列模塊所在系統(tǒng)的工作時(shí)間、處理器眾核陣列模塊中工作狀態(tài)處理器核的持續(xù)工作時(shí)間，并為切換模塊的工作提供使能信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置，其特征在于: 所述的切換處理器核查找模塊，將確認(rèn)空閑狀態(tài)處理器核的數(shù)量、位置與組成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 依次按照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則:1)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找用于切換的工作狀態(tài)處 理器核。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置，其特征在于: 所述的記錄模塊，記錄所述處理器眾核陣列模塊中各個(gè)處理器核的ID ； 在原空閑狀態(tài)處理器核切換至工作狀態(tài)后，開始記錄該處理器核的持續(xù)工作時(shí)間；在原工作狀態(tài)處理器核切換至空閑狀態(tài)并完成維護(hù)后，修改和記錄該處理器核的維護(hù)次數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置，其特征在于: 所述的切換模塊，在所述使能信號(hào)的控制下，將處理器眾核陣列模塊中的空閑狀態(tài)處理器核與切換處理器核查找模塊輸出的查找結(jié)果進(jìn)行狀態(tài)同步與狀態(tài)切換； 對切換至空閑狀態(tài)的處理器核進(jìn)行維護(hù)； 將維護(hù)情況報(bào)告至所述記錄模塊進(jìn)行記錄。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置，其特征在于: 所述的計(jì)時(shí)模塊，為所述切換模塊提供所述使能信號(hào)控制其進(jìn)行切換操作； 監(jiān)視所述處理器眾核陣列模塊所在系統(tǒng)的工作時(shí)間、處理器眾核陣列模塊中被切換至工作狀態(tài)的處理器核的持續(xù)工作時(shí)間； 將該監(jiān)視結(jié)果報(bào)告至所述記錄模塊進(jìn)行記錄。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防裝置，其特征在于: 所述的處理器眾核陣列模塊，是其所在系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，執(zhí)行系統(tǒng)功能，具有對處理器核進(jìn)行重構(gòu)配置的能力和修改所述處理器眾核陣列模塊中的路由設(shè)備配置信息的能力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于眾核陣列架構(gòu)的故障主動(dòng)預(yù)防策略及裝置。該策略主要包括確認(rèn)系統(tǒng)中空閑的處理器核的數(shù)量與位置；依次按照4個(gè)優(yōu)先級準(zhǔn)則1)拓?fù)湎噜彙?)同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、3)長時(shí)優(yōu)先、4)遍歷，查找一批同等數(shù)量的處于工作狀態(tài)的處理器核；定時(shí)地將處于空閑狀態(tài)的與工作狀態(tài)的處理器核進(jìn)行狀態(tài)同步并互換功能；對從工作狀態(tài)切換到空閑狀態(tài)的處理器核進(jìn)行集中維護(hù)。相比于現(xiàn)有的技術(shù)方案，本發(fā)明提出的處理器核切換方法對陣列架構(gòu)下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)影響小，對陣列架構(gòu)中路由器的設(shè)置改動(dòng)小，切換時(shí)狀態(tài)同步步驟與輸入輸出接口變更步驟消耗的代價(jià)小，能在使用最少的冗余處理器核的情況下，對全部處理器核進(jìn)行定期維護(hù)。
文檔編號(hào)G06F9/48GK103246562SQ20131014235
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者應(yīng)忍冬, 葉凝, 陳鷹翔 申請人:上海交通大學(xué)