众核系统的片上网络和存储结构研究

发布时间：2020-12-28 11:53

　　通过对不同片上众核系统的结构分析,研究其通讯模型的特点。通过网络压力,延迟,平衡等方面的统计评估,获得了片上互联结构的设计规律。首先,以Godson-T众核片上网络系统的设计为例,详细分析了片上网络拥堵造成系统性能下降的原因,提出采用片上共享存储方式的众核片上网络系统设计方法;根据多组实验数据,分析了片上层次化存储系统在众核系统中的性能;通过对不同应用程序的runtime数据流通模型分析,总结归纳了在采用片上共享存储模型的众核系统中,数据移动分布模型的共性。其次,通过对片上网络产生拥堵原因的分析,提出了GFFC:全局反馈流控制机制的设计,避免加剧已经处于饱和状态的共享资源的压力,有效疏导因某个共享资源压力过大,引起网络拥堵的情况,实验证明采用GFFC流控制方法可使片上网络效率提升9%。最后,对于众核系统的编程模型,提出了“Tile Percolation”的概念,它是一种可以在Cyclops64众核系统中运行的OpenMP程序,自动产生搬运数据的代码技术。其中包括了API的设计,编译器的代码生成以及runtime的设计。实验结果表明,在Cyclops64并行程序中使用了Tile Per... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
提要
第1章 绪论
    1.1 众核系统的结构化设计
        1.1.1 众核系统片上网络设计
        1.1.2 对称式片上网络结构在设计中的优势
        1.1.3 片上网络的订制化设计
    1.2 片上众核系统的编程模型
    1.3 本文工作及创新点
第2章 片上网络和片上存储的基本知识
    2.1 片上网络的基本概念
        2.1.1 拓扑结构
        2.1.2 节点部件
    2.2 片上存储的基本概念
        2.2.1 分布式存储与共享存储
        2.2.2 带有共享存储的片上系统
        2.2.3 计算单元与网络的接口设计
        2.2.4 共享存储与网络的接口设计
    2.3 OpenMP 编程模型
第3章 对于众核系统片上互联结构和存储层次的量化研究
    3.1 片上众核系统
    3.2 Godson-T 片上众核系统
    3.3 Godson-T 片上网络设计
        3.3.1 拓扑结构
        3.3.2 节点部件
        3.3.3 选路协议
        3.3.4 广播机制
        3.3.5 流控制机制
    3.4 Godson-T 片上存储结构
    3.5 实验与分析
        3.5.1 片上数据流分析
        3.5.2 片上拥堵
        3.5.3 片上存储结构分析
    3.6 结论
第4章 GFFC: 全局反馈流控制机制
    4.1 GFFC设计原理
        4.1.1 GFFC 产生的原因
        4.1.2 GFFC 结构和GFFC 节点设计
    4.2 GFFC 有限状态机
    4.3 GFFC 使能和恢复策略
    4.4 GFFC 实验设计与结果分析
    4.5 结论
第5章 Tile Percolation: 为Cyclops-64 多核芯片设计的OpenMP Tile Aware并行技术
    5.1 介绍
    5.2 动机
    5.3 Tile Percolation
        5.3.1 编程接口
        5.3.2 代码生成
        5.3.3 执行期库函数的支持
    5.4 实验结果
第6章 总结和展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
摘要
Abstract



本文编号：2943707