浅谈异构平台基于图计算结构的动静态调度方案(一)–"导言"篇
1 背景
随着计算机技术的不断发展，异构计算平台已经成为了一种趋势。异构计算平台由不同类型的处理器组成，例如CPU、GPU、FPGA等，这些处理器具有不同的特点和优势，可以在不同的应用场景中发挥作用, 利用不同类型的处理器来处理不同类型的计算任务，从而提高系统的性能。例如，CPU适合处理串行计算任务，而GPU适合处理并行计算任务. 但是，如何有效地调度这些处理器，使得整个系统的性能最优，是一个非常重要的问题。
2 图结构
在异构计算平台中，计算图结构是一种常见的表示方法。计算图结构是一种有向无环图（DAG），其中每个节点表示一个计算任务，每条边表示任务之间的依赖关系。基于异构计算平台的计算图结构，可以设计出不同的计算方案。
有向无环图是一个比较成熟的领域. 在图论中，如果一个有向图无法从某个顶点出发经过若干条边回到该点，则这个图是一个有向无环图（DAG图）。 因为有向图中一个点经过两种路线到达另一个点未必形成环，因此有向无环图未必能转化成树，但任何有向树均为有向无环图。
基于计算图结构的异构计算平台具有以下主要特点：
- 高效性：异构计算平台可以利用不同类型的处理器来处理不同类型的计算任务，从而提高系统的性能。例如，CPU适合处理串行计算任务，而GPU适合处理并行计算任务的调度问题一直是一个难题。在异构计算平台中，可以根据任务的特点和系统的状态来选择最优的处理器来执行任务，从而提高系统的性能。
- 灵活性：基于计算图结构的异构计算平台可以根据任务的特点和系统的状态来动态地调整任务的分配方案，从而适应不同的应用场景。例如，可以根据处理器的负载情况、任务的优先级、任务的执行时间等因素来选择最优的处理器。
- 可扩展性：异构计算平台可以根据需要添加不同类型的处理器，从而扩展系统的计算能力。例如，可以添加GPU、FPGA等处理器来处理不同类型的计算任务。
3 常见调度方案
在异构计算平台中，调度方案可以分为动态调度和静态调度两种。动态调度是指在运行时根据任务的需求和系统的状态来动态地分配任务到不同的处理器上。静态调度是指在编译时或者系统启动时就确定好任务的分配方案，然后在运行时按照预定的方案执行。
3.1 动态调度
动态调度方案通常采用贪心算法或者启发式算法来实现。这些算法根据当前系统的状态和任务的需求，选择最优的处理器来执行任务。例如，可以根据处理器的负载情况、任务的优先级、任务的执行时间等因素来选择最优的处理器。动态调度方案的优点是可以根据实际情况来动态地调整任务的分配方案，从而提高系统的性能。但是，动态调度方案也存在一些缺点，例如调度算法的复杂度较高，容易出现死锁等问题。
3.2 静态调度
静态调度方案通常采用图论算法来实现。这些算法可以在编译时或者系统启动时就确定好任务的分配方案，然后在运行时按照预定的方案执行。例如，可以使用拓扑排序算法来确定任务的执行顺序，然后根据处理器的特点和任务的需求来分配任务到不同的处理器上。静态调度方案的优点是可以在编译时或者系统启动时就确定好任务的分配方案，从而减少运行时的开销。但是，静态调度方案也存在一些缺点，例如无法适应动态的任务需求和系统状态变化。
4 结论
综上所述，基于计算图结构的异构计算平台具有灵活性高、性能优越等特点。在实际应用中，可以根据任务的特点和系统的状态来选择最优的调度方案，从而提高系统的性能。静态调度方案和动态调度方案各有优缺点，可以根据实际情况选择最适合的方案。
接下来, 本文将进一步讲解主流调度方案的实现原理, 并分析各自的优点和局限性, 以及主要适用场景.