一种针对计算密集型任务的异构多核结构的设计与研究

发布时间：2020-06-05 01:38

【摘要】： 随着计算机算法研究的不断深入,算法的运算复杂度也随之增加,要求处理器具有更高的运算能力。而相比于传统的处理器系统结构,异构多核结构更加适合高性能计算的要求。它在一个芯片上集成若干不同的处理核,并针对不同领域的运算需求优化处理核,以得到更高的计算性能。其中,RISC+DSP的异构多核结构已经越来越多的引起了学术界的关注。 本文在目前流行的RISC+DSP的基础上,提出了一种基于片上互联网络的RISC加多DSP的异构多核处理器结构,并设计了该结构的片上通信系统模型。本文还给出了设计结构在SoCLib系统仿真平台上的实现方案,并将该结构运行离散余弦变换得到的数据与在其它结构上的运行数据相比较,实验表明本文的设计方案在处理大数据量的计算密集型任务时具有明显的性能优势,验证了该异构多核设计方案的正确性和高效性。
【图文】：

图 1 IBM Power4 和 Power5 双核处理器[4]Fig 1 IBM Power4 and Power5 Dual-Core Processors[4]在 X86 微处理器领域，AMD 公司在 2005 年 4 月推出双核处理器 Opteron[14]，专用于服务器和工作站。Opteron 引入 HyperTransport 超传输技术来消除传统的前端总线瓶颈，降低了内存的访问延迟。紧接着 AMD 又推出了 Athlon 64 X2 双核处理器用于 PC 领域[15]。英特尔在 AMD之后也推出了双核 Xeon 以及双核 Pentium D，随后 Intel 公司又推出包含了 2 个处理器核心用于桌面 PC 领域的 Core 2 Duo 处理器[16]，以及包含 4 个核心用于服务器的 Xeon 处理器[17]。除此之外，还有美国 SUN 公司出品的 Niagara 和 UltraSPARC Ⅳ+[18]，MIT 的 RAW 处理器[9]典型的同构多核处理器，它们的系统结构与上图也所示结构类似。2.1.2 异构多核结构异构多核指一块处理器芯片包含多个不同的处理核，此类处理器的相关技术仍在研究阶段，商业化产品较少。目前，异构多核处理器主要有以下两种设计路线，一是基于性能差异化的设计。这种设计也

性能不同的处理核，组合成一个异构多核处理器。性能的不同也就意味着能耗的差异，面对不同负荷量的任务可以使用不同的处理核，从而达到对芯0]。 处理器业界最著名的异构多核处理器当属由索尼、东芝、IBM 联合开发，于 20器。这款处理器既被应用到索尼的 Play Station3 产品上。2 所示，CELL 处理器中包含了 1 个通用 64 位 Power 处理器单元（PowPE）和 8 个协作处理器单元（Synergistic Processor Element，，SPE）。所有制器、I/O 控制器通过 1 条元件互连总线（Element Interconnect Bus, EIB）
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP332

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本文编号：2697294