分片式处理器上指令调度器的设计及优化

发布时间：2021-12-23 17:13

　　随着半导体技术和计算机体系结构技术的发展,分片式处理器逐渐成为多核领域的一个发展方向。分片式处理器有效解决和缓解了线延迟、功耗、可扩展性等现代处理器面临的主要问题。分片式处理器采用全局控制流和局部数据流相结合的执行模型,将程序划分成单入口、多出口的超块结构,超块之间维护控制依赖关系,超块内部采用数据流驱动的方式执行以开发指令级并行性。分片式处理器结构的类数据流执行模型对编译器提出了更多的要求,指令调度器作为分片式处理器编译系统的重要组成部分,是完成软硬件协同设计提高程序性能的关键。本文围绕分片式处理器TPA-PI,分析研究影响指令调度的各种因素,设计并实现适用于TPA-PI结构的指令调度器。论文的主要研究内容和成果包括以下几个方面:（1）设计并实现了TPA-PI处理器的指令调度器。TPA-PI指令调度器将程序以超块为单位映射到TPA-PI处理器执行单元阵列上。它以TPA-C程序作为输入,生成TPA-S格式的汇编代码程序。指令调度器在将TPA-C指令格式转化为TPA-S指令格式时插入软件扇出树。指令调度器采用启发式的方法将程序以超块为单位映射到处理器单元阵列上,在映射时要综合考虑超块内指... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 分片式处理器体系结构成为众核发展的一种趋势
        1.1.2 类数据流计算模型的优势
        1.1.3 指令调度器在分片式处理器编译系统中的任务和作用
    1.2 论文主要工作
    1.3 论文结构
第2章 相关工作
    2.1 RAW 上的指令调度器
        2.1.1 RAW 的结构模型
        2.1.2 RAW 的编译系统和指令调度器
    2.2 WaveScalar 上的指令调度器
        2.2.1 WaveScalar 的结构模型
        2.2.2 WaveScalar 上的编译系统和指令调度器
    2.3 TRIPS 和TFLEX 上的指令调度器
        2.3.1 TRIPS 和TFLEX 的结构模型
        2.3.2 TRIPS 和TFLEX 的编译系统和调度器
    2.4 几种分片式处理器指令调度器比较
    2.5 本章小结
第3章 TPA-PI 体系结构概述
    3.1 TPA-PI 处理器执行模型
    3.2 TPA-PI 处理器体系结构
        3.2.1 TPA-PI 处理器总体结构
        3.2.2 DISC-I 指令集系统
    3.3 TPA-PI 程序表示方式
        3.3.1 TPA-PI 处理器中的超块
    3.4 本章小结
第4章 TPA-PI 指令调度器的设计与实现
    4.1 TPA-PI 编译系统框架
        4.1.1 LLVM 编译框架
        4.1.2 TPA-PI 编译系统结构
    4.2 TPA-PI 指令调度器的设计
        4.2.1 TPA-PI 指令调度器总体结构
        4.2.2 TPA-PI 指令调度器中处理器结构建模
        4.2.3 TPA-PI 指令调度器中程序结构建模
        4.2.4 软件扇出树及其解决方案
        4.2.5 超块到TPA-PI 处理器结构的映射
        4.2.6 TPA-S 代码生成
    4.3 本章小结
第5章 指令调度算法优化
    5.1 实验平台和实验方法
    5.2 启发式指令调度算法改进
        5.2.1 基本的启发式指令调度算法
        5.2.2 关键路径优化
        5.2.3 负载平衡优化
        5.2.4 存储优化
        5.2.5 寄存器优化
        5.2.6 锚点指令优化
        5.2.7 基于加权路径的优化
        5.2.8 片上网络管理优化
        5.2.9 启发式函数总结
    5.3 本章小结
第6章 论文总结
    6.1 研究工作和成果
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
在读期间参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]结合的指令调度与寄存器分配技术[J]. 黄磊,冯晓兵.  计算机应用研究. 2008(04)



本文编号：3548865