基于多线程应用的异构多核体系设计与实现

发布时间：2021-02-04 15:07

　　多核结构近年来无论在市场上还是在研究领域都占据了绝对的主导地位,天生的线程级并行处理能力是它能够成为焦点的主要原因。在同构多核结构不断被完善改进的同时,异构多核的研究更显得关键。对于特定的应用来说,每个处理器都不相同的异构多核结构无疑是更好的选择:将应用中具有不同特点的部分进行拆分,然后分别放到最适合的处理器上执行,使每个处理器各尽所长,每个部分都得到最好的执行效果。本文的主要贡献就是提出并实现了一种针对特定多线程应用程序的异构多核结构。首先从指令集角度揭示了异构多核结构的本质,然后分析了现行异构多核结构大多不支持操作系统动态调度的缺点,并提出一种通过扩展指令集的方法构建的异构多核结构设计方案,对此方案的结构及工作模式做了详细的论述。此方案构建的异构多核结构支持操作系统的动态调度,而且还兼有同构多核结构的特点。另外,本文还给出了该结构在Tensilica平台上的实现方案。并且将运行Motion Jpeg程序得到的数据与其在其他结构下运行的数据相比较和分析,验证了此异构设计方案的正确性以及高效性。 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多核结构示意（2级Cache）

多处理器核组织结构可以有两种(如图 1 所he 访问(NUCA)。UCA 结构中，多个处理器核与二级联，所有处理器核对二级 Cache 访问延迟相同；在 NU Cache，通过互联系统对其他处理器核的二级 Cache 访以将三级 Cache 集成到片内，如图 2 所示。需要强调的级 Cache 均为所有处理器核共享。

核处理器构多核处理器由于不需要像异构多核处理器一样考虑各个不同处理体结构、片上通信架构、软件执行模型、用户编程模型等都相对比较理器中各个处理核完全相同，这就要求每个核都能支持整个软件系实现都必须能够运行包括控制软件、操作系统、应用软件等整体软地同构处理器中的处理核都是通用处理单元，其设计原则就是优化各常，这一类处理器较多应用于桌面系统、服务器等领域。同构多核处的最大不足在于:由于其内部各个核不存在差异，操作系统或控制程据任务量进行各个核之间的负载平衡。出现了一系列同构多核处理器。2001 年，美国 IBM 公司推出了其第多核处理器 Power4。该处理器在一块芯片上集成了两个完全相同的个核接口单元 (Core Interface Unit)共享二级缓存。二级缓存通过一个ntroller)和片外的三级缓存、存储控制器、总线等相连接。2004 年，。Power5 处理器是第一款拥有双处理核，并且每个处理核都支持 了二级缓存和三级缓存的容量，提升了芯片到内存的带宽。Power5

【参考文献】：
期刊论文
[1]单片多处理器的研究[J]. 史莉雯,樊晓桠,张盛兵.  计算机应用研究. 2007(09)



本文编号：3018511