基于Tilera多核处理器的并行模型研究

发布时间：2017-10-14 02:02

  本文关键词：基于Tilera多核处理器的并行模型研究

  更多相关文章： 多核 TILE-Gx36 Phoenix 低照度图像增强 并行

【摘要】：随着近年来多核处理器技术的发展,处理器上集成的核数量越来越多,这就要求程序员必须掌握并行程序的开发技术。各种并行开发模型已经比较成熟,如基于谷歌MapReduce思想和共享内存架构在多核处理器上实现的并行框架,独立于语言的、与处理器和操作系统无关的核间通信接口MCAPI都已经开始使用。目前,使用多个低频率的核经过Mesh网络架构集成到一个处理器上已经在处理性能上达到先进水平,而Tilera系列处理器就是其中的代表。本文首先研究了Tilera多核处理器的架构和核间通信模型,其最大的特点就是基于二维iMesh网络的系统架构和通信模型。其次,针对两种通用并行编程模型MCAPI和Phoenix进行研究,并对其在Tilera多核处理器上进行了实现。最后,在Phoenix并行编程模型基础上实现了并行化的图像增强算法。为了验证并行算法在Tilera多核处理器上的效率,对在Tilera TILE-GX36上实现的MCAPI核间通信效率进行了测试。同时对Phoenix框架的标准测试集进行了性能测试与分析,并发现并行核数量与程序执行之间存在的问题,其性能瓶颈主要是I/O压力造成的。最后对使用Phoenix实现的低照度图像增强算法进行了测试,使用不同核数量和不同大小的输入数据对性能进行分析,验证了Phoenix并行框架对程序运行效率的提升是具有普遍性的并且易于实现。
【关键词】：多核 TILE-Gx36 Phoenix 低照度图像增强 并行
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 多核平台的发展15-16
• 1.2 多核并行编程技术与难点16-17
• 1.3 论文研究内容和创新点17
• 1.4 论文的结构和组织17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 Tilera多核片上架构综述19-29
• 2.1 多核架构概述19-21
• 2.1.1 可编程多核处理器20
• 2.1.2 I/O设备20-21
• 2.2 Tile处理器架构21-24
• 2.2.1 处理器引擎22
• 2.2.2 高速缓存引擎22-23
• 2.2.3 交换引擎23-24
• 2.3 核阵列24-26
• 2.3.1 网络输入数据流25-26
• 2.3.2 网络输出数据流26
• 2.3.3 直达高速缓存I/O26
• 2.4 高速缓存架构26-28
• 2.4.1 高速缓存架构概述26-27
• 2.4.2 缓存微架构27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 多核架构上核间通信分析与研究29-51
• 3.1 iMesh网络29-33
• 3.1.1 iMesh网络分析29-32
• 3.1.2 网状网络32
• 3.1.3 核间网络32-33
• 3.2 通信机制33-35
• 3.2.1 共享内存34-35
• 3.2.2 硬件网络35
• 3.3 动态网络35-38
• 3.3.1 网络属性35-36
• 3.3.2 存储网络36-37
• 3.3.3 消息网络37-38
• 3.4 静态网络38-40
• 3.4.1 静态网络概述38
• 3.4.2 静态路由协议38-39
• 3.4.3 数据流量控制和用户访问级特殊功能寄存器39-40
• 3.5 用户动态网络40-50
• 3.5.1 UDN基本用法40-41
• 3.5.2 避免UDN死锁41-42
• 3.5.3 寄存器设置42-44
• 3.5.4 UDN应用44-47
• 3.5.5 UDN测试与分析47-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 多核架构上并行模型的设计与实现51-75
• 4.1 MCAPI模型分析51-55
• 4.1.1 MCAPI节点分析52-53
• 4.1.2 MCAPI通信类型53-55
• 4.2 Phoenix模型分析55-57
• 4.2.1 Phoenix框架数据处理流程55-56
• 4.2.2 Phoenix框架缓冲区管理机制56
• 4.2.3 Phoenix框架错误恢复机制56-57
• 4.3 MCAPI模型实现57-65
• 4.3.1 模块设计57-60
• 4.3.2 数据结构设计60-62
• 4.3.3 函数接.实现62-65
• 4.4 Phoenix模型架构实现65-70
• 4.4.1 Phoenix框架并发和本地管理65-66
• 4.4.2 Phoenix数据结构设计66-68
• 4.4.3 任务工作负载特性68
• 4.4.4 Key-value数据结构68-70
• 4.5 低照度图像增强算法的并行设计70-73
• 4.5.1 低照度图像增强算法的分析70
• 4.5.2 基于Phoenix框架低照度图像算法的并行架构设计与实现70-73
• 4.6 本章小结73-75
• 第五章 硬件通信和并行模型的测试与分析75-89
• 5.1 MCAPI通信测试与分析75-78
• 5.1.1 测试平台75-76
• 5.1.2 测试结果及分析76-78
• 5.2 Phoenix框架多核性能分析78-83
• 5.2.1 测试方法78-79
• 5.2.2 测试结果及分析79-83
• 5.3 Phoenix应用的测试与分析83-86
• 5.4 本章小结86-89
• 第六章 总结与展望89-91
• 6.1 论文工作总结89
• 6.2 研究方向展望89-91
• 参考文献91-95
• 致谢95-97
• 作者简介97-98

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本文编号：1028335