随着处理器的发展,仅仅依靠处理器的单核性能来提升整体性能已经遇到了瓶颈,多核处理器的计算并行化是现在以及将来研究的热点,如何合理调度所有的计算单元,使得系统的计算能够并行化展开,提升计算单元的利用率将是提升多核处理器计算性能的关键。围绕上述问题,本文设计了一种面向异构多核计算系统的动态任务调度控制器。通过对系统计算行为的分析,主要实现了动态监控计算单元的负载情况、动态任务唤醒、任务并行性自动提取、任务乱序多发射、任务写回安全管理等功能。研究了一种降低计算任务结果数据写回DDR外存储器次数的方法,大幅节省了访存开销,进一步提升了计算性能。本文探讨了任务指令的取指、调度、发射、写回、唤醒过程和相应的硬件电路结构,并完成了仿真测试。仿真与测试显示,在典型应用场景下,与原有的无动态调度功能的任务发射控制器相比,实现了显示并行化编程向任务并行的自动化控制过渡,编程友好度显著提高,在不同案例下,分别提升了11.3%～37.9%的计算性能。本文使用现有的以片上网络为通讯载体的异构多核异构计算系统作为目标平台,对于如何充分发挥计算系统的计算性能进行了深入研究。本文的主要工作如下:1.深入分析了原有的多核计算平台的特征和工作流程,以及在运行大量计算时的性能瓶颈,针对原有的异构多核计算系统只能按照预先编写的程序指令顺序执行的问题,研究了硬件自动提取任务间并行性和实时动态任务调度的基本原理和方法,研究了一种面向目标计算平台的动态任务调度和任务乱序发射解决方案。2.结合目标计算平台的具体工作流程,定义了任务的概念和任务划分方法,设计了用于记录任务基本属性和任务之间数据依赖关系的任务依赖关系表,任务依赖关系表还包含了用于控制任务执行流程的额外指示信息,这些信息共同组成了调度控制器调度任务时的依据。在该前提下,研究了一种能够支持实时动态任务调度和乱序发射的主控制器的硬件设计方案。通过读取任务依赖关系表的信息,追踪任务之间的数据依赖关系以及任务所需的计算资源消耗,通过状态网监测目标片上网络计算平台上计算单元的繁忙状态,确定可供调度的计算单元数量,从而实现对任务是否满足发射条件的动态监测,为动态任务调度和乱序发射提供基础。3.完成了针对现有目标计算平台的编程配置程序的动态更新-发射的设计,通过对任务占用的计算节点坐标在调度时的动态重新映射,解决了现有目标计算平台只能在编程时静态指定计算节点坐标的问题,增加了编程时的灵活性。在任务的动态映射策略上,考虑使用最邻近算法,将任务发射到离产生任务所需的源数据的计算单元最近的计算单元上,降低了节点之间的数据传输链路的延迟。同时使用预备队列的方式,提前将任务的后继任务所需的计算节点准备完毕,提供多个可选择的目标节点,隐藏了搜寻系统上空闲计算单元的时间,提升了任务映射的效率。4.针对任务在计算完成时是否将结果数据强制写回DDR存储区和任务是否与其他任务组成任务链的需求,定义了四种任务类型,通过动态的让任务与任务组成任务链条的方式和任务能发尽发的策略,提高了计算单元的利用率,并减少了任务写回DDR存储器以及从DDR存储器读取数据的次数,提高了计算密度,减少了访存时间消耗,提升了目标计算平台的计算性能。5.在动态组成任务链以减少任务写回DDR存储器次数以及任务能发尽发的基础上,针对原本只能将结果数据写回DDR存储器的任务,开辟系统上的空闲节点作为临时暂存,用于存储任务的结果数据,进一步减少了任务写回DDR存储器和从DDR存储器读取数据的次数,节省了大量的访存时间,进一步提升了目标计算系统的计算性能。6.针对任务之间可能存在的复杂数据传递关系,例如任务具有多个前驱任务或者具有多个后继任务,研究了一种对于复杂任务图和简单任务图均适用的数据安全管理机制。7.面向目标计算平台,在调度控制器硬件实现完成后,构造了多种测试集,映射了不同特点的应用程序,测试了在使用动态调度控制器后,计算应用程序的总体运行时间等指标,通过与无动态调度控制器的已有目标平台的总体运行时间等指标对比,得到了动态调度控制器带来的系统整体性能提升效果,验证了调度控制器的方案可行性和功能正确性。