PIM异构系统的任务调度方法研究

发布时间：2022-01-23 16:36

　　随着现代社会进入大数据时代,各种数据密集型应用呈现井喷式发展,这使得“存储墙”问题变得越来越尖锐,内存内计算（Process in Memory）是可以有效的解决“存储墙”问题的新型计算架构。PIM结构的主要原理是将计算单元与存储单元紧密地耦合在一起,从而消除访存带宽瓶颈的限制以及计算单元与存储单元的片间数据迁移所产生的开销。包含PIM结构的计算系统是一种新型的异构计算架构,今年来受到人们的持续研究,但是适用于PIM+CPU异构系统的任务调度模型,仍然缺乏相应的研究和关注。本文从两个方面对PIM+CPU异构系统进行了研究工作:第一,针对于PIM结构具有的高速度、低延迟的访存特性,建立了一个适用于PIM+CPU异构系统的任务调度模型,同时提出了一个以系统性能为优化目标的任务调度算法——PIM-FAST;第二,针对PIM+CPU异构系统的老化问题,从操作系统层面提出了一个缓解系统老化的任务调度算法——PIM-MTTF,以提升PIM+CPU异构系统的可靠性。为了增强PIM+CPU异构系统的性能,本文考虑多任务并行执行存在的访存竞争问题,为PIM+CPU异构系统建立了基于任务图量化模型和相应的... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

冯诺依曼体系结构

图 1. 1 冯诺依曼体系结构Fig 1.1 Von Neumann architecture在过去的三十年里，处理单元和存储单元的速度差距越来越大。按照摩尔定律所展现的规律，同一块集成电路所能放置的元器件的数量，大约间隔 18-24 个月便会增加一倍，这也就意味着计算单元的运算速度平均每年增长 55%左右，而存储单元的速度平均每年的增长速度却只有仅仅 7%。在当前普遍应用的计算机系统中，计算单元访问一次内存的延迟在 200 个时钟周期左右，这使得计算单元会长时间处在等待状态而极大的降低整个系统的性能，而产生这个瓶颈的核心因素就是来自于存储单元。

图 1. 3 传统计算系统结构和新型计算系统结构Fig 1.3 Traditional and new computing system architectureIM 结构产生于上世纪 90 年代，并且受到了较多的研究，一直是计算比较热门的研究方向。但是在当时受限于集成电路的制造工艺，逻辑耗的 CMOS 芯片制造工艺，而存储芯片采用的是基于电容存储的制造制造工艺注定了当时很难将逻辑电路和存储电路集成在一起。存储

【参考文献】：
期刊论文
[1]电子封装微互连中的电迁移[J]. 尹立孟,张新平.  电子学报. 2008(08)
[2]一种热感集成电路功耗模型及其对动态电压调整技术的影响(英文)[J]. 刘勇攀,杨华中,汪蕙.  半导体学报. 2007(04)

博士论文
[1]面向科学计算的PIM体系结构技术研究[D]. 温璞.国防科学技术大学 2007



本文编号：3604748