基于多核多线程的梅西算法的研究和实现

发布时间：2020-03-24 23:45

【摘要】：随着多处理器技术的发展,多核技术得到了广泛的应用。多核处理器通过提高软件的并行性来提高计算机性能,改变了计算机以前只依靠提高硬件性能来提高软件运行效率的规则,人们对软件效率也提出了更高的要求。然而,今天我们使用的许多软件都是设计于串行机上运行的,多核硬件技术的发展要求与之相适应的多核软件的发展。因此,我们必须改变观念,通过提升软件的并行性来提高软件的效率。在连续雷达的测距信号,遥控系统的遥控信号,数字通信的群同步信号以及序列密码产生密钥序列等等中,求解域上序列的最短线性移位寄存器一直备受关注,梅西给出了求解这个序列的极小多项式的方法。但传统的梅西算法是在单核处理器上顺序执行的,虽然多核处理器已经出现,梅西算法却只能利用其中的一个核心,因此梅西算法未能在多核平台上获得性能的提升。为了能够充分地利用多核处理器的性能,使先前在单核处理器上运行良好的软件能在多核处理器上发挥更大效能,就必须改进原有的程序,融进并行算法的思想。本文在线性移位寄存器的综合问题上采用梅西算法,通过C语言、C#语言编程,找到了产生该序列的最短线性移位寄存器。借助多线程技术,以多核为硬件基础,从算法的设计和分析出发,将各种并行计算的特征抽象出来进行归纳并设计。通过代码向量化、循环并行化等技术进行设计优化。实验证明,优化后的梅西算法,可以产生起始状态可预置、序列周期可改变的随机序列的序列发生器,当序列长度大于215时,多线程的梅西算法的性能明显得到提升。并且随着数据规模的扩大,提升比例稳定升高。
【图文】：

并行执行,方式,处理器,线程

然多处理技术在一定条件下能够提高性能，，但实际并非如此。多处理技术可以通过开发不同级别的并行来实现，从指令级并行[6]到分布式计算共五种不同方式如图2.1。一个芯片包含两个内核多处理器分布式处理器指令级并行超线程巨呵斗二二斗匡回斗同时执行多条指令同时执行两个线程同时执行两个线程(共享片上资源)幢童下匕丝i型二含有两个处理器的计算机两台计算机更少的并行性更多的并行性图2.1五种指令并行执行的方式早期的计算机大多数是依赖指令级并行来实现程序并行执行。但是随着超线程技术 (HyPe:ThreadingTechnology)[’〕的诞生，一个处理器可以同时执行分别属于两个线程的指令。它一方面降低了多处理器技术实现的代价，同时也增加了它的可用性。目前处理器生产厂家正在更高层次推出它们的多核体系结构。所谓“多核”就是指在同一个处理器的每一个执行核心都是一个单独运算的具体处理器。支持多线程的处理器能同时执行完全属于不同线程的代码，例如:第一个线程可以一个是应用线程，而另一个是系统线程;也可以两个线程属于同一个应用。现在单核处理器上运行的软件可以在多核处理器上运行，但是并没有充分利用多核、为了更好地利用多核处理器的性能必须对这些软件进行改进，使它能够在多个执行核心之间更好地分配工作负载。这一过程被称为开发线程级并行。随着多处理器计算机、具有超线程的处理器、双核乃至多核技术的更加的普及，并行处理技术将成?

内存,模块,访问模型,节点

多核技术处理器并行计算访存模型A模型uniformMemoryAccesS)模型是均匀存储访问模型的简离，分别位于互联网的两侧，如同2.2所示。互联网一关或多级网络，称为‘紧藕合系统”(TightlyCouPled器共享存储并行计算机(sMP)都是采用这个模型。征:匀存储访问模型的物理存储器被所有节点共享。匀存储访问模型的所有节点访问任意存储单元的时间相发生访存竞争时，仲裁策略平等地对待每个节点，即每等。匀存储访问模型各节点的CPU可带有局部私有高速缓围FO设备也可以共享，且每个节点有平等的访问权利节点O节点n
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP332

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