基于片上网络的三维多核处理器缓存一致性实现方法研究
发布时间：2023-01-01 16:00
基于片上网络的三维多核处理器是多核处理器设计发展的趋势与研究热点,而缓存一致性协议是多核处理器系统共享数据正确存储与读写的保证。论文针对在基于片上网络的三维多核处理器中缓存一致性协议的实现方法展开研究。论文首先针对在基于片上网络的三维多核处理器系统中,随着处理器核数目的增加,基于目录的缓存一致性协议实现中目录存储开销越来越大的问题,提出了一种基于三维片上网络结构的柱型节点分布式两级目录结构,将三维网络划分为多个柱型节点,结合全映射和粗向量两种目录组织结构的优点,采用全局和柱型节点两级目录来存储共享数据副本的分布情况。相比传统的目录实现方法,该目录结构存储开销小,且基于该目录结构的缓存一致性协议访问延迟性能较好。其次,针对缓存一致性协议通信中展现出的多播通信特征,论文提出了一种基于三维片上网络结构的柱型分区多播路由算法3DCPM。该算法将三维网络划分为多个柱型区域,根据多播通信的多个目的节点在各柱型区域的分布情况,按区域选择合适的联络节点,然后基于XYZ算法实现缓存一致性协议消息从源节点至联络节点至目的节点的路由传输。进一步,提出了一种改进的多播路由算法3D
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 多核处理器简介
1.1.2 多核处理器片上互连简介
1.1.3 缓存一致性协议简介
1.2 国内外研究现状
1.2.1 3DNoC研究现状
1.2.2 缓存一致性协议的设计
1.2.3 多播路由算法
1.3 论文的研究内容
1.4 论文的组织结构
第二章 基于3DNoC的分布式两级目录研究
2.1 CMP系统中基于目录的缓存一致性协议实现方法
2.1.1 共享Cache行的全局一致性状态
2.1.2 缓存一致性协议实现过程
2.1.3 常见的目录组织结构
2.2 基准3DNoCCMP结构
2.3 柱型节点分布式两级目录
2.3.1 柱形节点的划分
2.3.2 两级目录的组织结构
2.3.3 基于两级目录的访问形式
2.4 柱型节点分布式两级目录的性能与开销分析
2.4.1 目录访问延时
2.4.2 目录存储开销
2.5 本章小结
第三章 基于多播路由的缓存一致性协议多播通信的实现
3.1 缓存一致性协议的通信特征
3.2 3DNoC结构中两种常用的多播路由算法
3.2.1 基于路径的多播路由算法
3.2.2 基于树的多播路由算法
3.3 基于3DNoC的柱型分区多播路由算法3D_CPM
3.3.1 3DNoC多播通信能耗模型
3.3.2 3D_CPM多播路由算法中联络节点的选择
3.3.3 3D_CPM多播路由规则
3.4 改进的3D_CPM多播路由算法
3.5 四种多播路由算法实例对比
3.6 本章小结
第四章 缓存一致性协议通信方式与性能评估
4.1 Noxim仿真软件及改造
4.2 一致性消息多播传输数据包设计
4.3 仿真实验与结果分析
4.3.0 实验环境建立
4.3.1 多播通信模式实验结果
4.3.2 混合通信模式实验结果
4.3.3 不同目的节点数目多播通信实验结果
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维片上网络路由算法的研究[J]. 王莲莲,张大坤,宋国治. 小型微型计算机系统. 2014(08)
[2]基于层次化片上网络的混合多播路由算法[J]. 胡哲琨,陈杰. 哈尔滨工程大学学报. 2013(10)
[3]簇式三维片上网络通信压力弱化策略[J]. 欧阳一鸣,王宇,梁华国,黄正峰. 电子测量与仪器学报. 2013(05)
[4]三维片上网络故障及拥塞感知的容错路由器设计[J]. 欧阳一鸣,张一栋,梁华国,黄正峰. 电子学报. 2013(05)
[5]三维片上网络TSV复用容错策略[J]. 欧阳一鸣,杨懿泽,梁华国,黄正峰. 电子测量与仪器学报. 2013(03)
[6]基于SystemC的三维片上网络仿真器设计[J]. 谢门旺,张多利,李垚. 电子测量技术. 2012(06)
[7]3-D Spidergon:一种延时优化的通用三维片上网络拓扑生成方法（英文）[J]. 周磊,吴宁,葛芬. Transactions of Nanjing University of Aeronautics ＆ Astronautics. 2011(04)
[8]建立在De Bruijn图架构上的三维片上网络设计[J]. 陈亦欧,胡剑浩,凌翔. 电子科技大学学报. 2011(02)
[9]片上网络二维和三维结构的通信性能分析[J]. 钱悦,鲁中海,窦强,窦文华. 计算机工程与科学. 2011(03)
[10]基于目录的Cache一致性协议的可扩展性研究[J]. 潘国腾,窦强,谢伦国. 计算机工程与科学. 2008(06)
博士论文
[1]三维片上网络拓扑结构与容错机制研究[D]. 周磊.南京航空航天大学 2013
[2]Cache一致性片上网络路由算法和流控机制优化关键技术研究[D]. 马胜.国防科学技术大学 2012
[3]片上多处理器关键技术研究[D]. 顾雄礼.浙江大学 2011
硕士论文
[1]多核片上网络cache一致性的实现方法研究[D]. 袁婷.广东工业大学 2015
[2]多核处理器Cache一致性研究与设计[D]. 刘文佳.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3727152
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 多核处理器简介
1.1.2 多核处理器片上互连简介
1.1.3 缓存一致性协议简介
1.2 国内外研究现状
1.2.1 3DNoC研究现状
1.2.2 缓存一致性协议的设计
1.2.3 多播路由算法
1.3 论文的研究内容
1.4 论文的组织结构
第二章 基于3DNoC的分布式两级目录研究
2.1 CMP系统中基于目录的缓存一致性协议实现方法
2.1.1 共享Cache行的全局一致性状态
2.1.2 缓存一致性协议实现过程
2.1.3 常见的目录组织结构
2.2 基准3DNoCCMP结构
2.3 柱型节点分布式两级目录
2.3.1 柱形节点的划分
2.3.2 两级目录的组织结构
2.3.3 基于两级目录的访问形式
2.4 柱型节点分布式两级目录的性能与开销分析
2.4.1 目录访问延时
2.4.2 目录存储开销
2.5 本章小结
第三章 基于多播路由的缓存一致性协议多播通信的实现
3.1 缓存一致性协议的通信特征
3.2 3DNoC结构中两种常用的多播路由算法
3.2.1 基于路径的多播路由算法
3.2.2 基于树的多播路由算法
3.3 基于3DNoC的柱型分区多播路由算法3D_CPM
3.3.1 3DNoC多播通信能耗模型
3.3.2 3D_CPM多播路由算法中联络节点的选择
3.3.3 3D_CPM多播路由规则
3.4 改进的3D_CPM多播路由算法
3.5 四种多播路由算法实例对比
3.6 本章小结
第四章 缓存一致性协议通信方式与性能评估
4.1 Noxim仿真软件及改造
4.2 一致性消息多播传输数据包设计
4.3 仿真实验与结果分析
4.3.0 实验环境建立
4.3.1 多播通信模式实验结果
4.3.2 混合通信模式实验结果
4.3.3 不同目的节点数目多播通信实验结果
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维片上网络路由算法的研究[J]. 王莲莲,张大坤,宋国治. 小型微型计算机系统. 2014(08)
[2]基于层次化片上网络的混合多播路由算法[J]. 胡哲琨,陈杰. 哈尔滨工程大学学报. 2013(10)
[3]簇式三维片上网络通信压力弱化策略[J]. 欧阳一鸣,王宇,梁华国,黄正峰. 电子测量与仪器学报. 2013(05)
[4]三维片上网络故障及拥塞感知的容错路由器设计[J]. 欧阳一鸣,张一栋,梁华国,黄正峰. 电子学报. 2013(05)
[5]三维片上网络TSV复用容错策略[J]. 欧阳一鸣,杨懿泽,梁华国,黄正峰. 电子测量与仪器学报. 2013(03)
[6]基于SystemC的三维片上网络仿真器设计[J]. 谢门旺,张多利,李垚. 电子测量技术. 2012(06)
[7]3-D Spidergon:一种延时优化的通用三维片上网络拓扑生成方法（英文）[J]. 周磊,吴宁,葛芬. Transactions of Nanjing University of Aeronautics ＆ Astronautics. 2011(04)
[8]建立在De Bruijn图架构上的三维片上网络设计[J]. 陈亦欧,胡剑浩,凌翔. 电子科技大学学报. 2011(02)
[9]片上网络二维和三维结构的通信性能分析[J]. 钱悦,鲁中海,窦强,窦文华. 计算机工程与科学. 2011(03)
[10]基于目录的Cache一致性协议的可扩展性研究[J]. 潘国腾,窦强,谢伦国. 计算机工程与科学. 2008(06)
博士论文
[1]三维片上网络拓扑结构与容错机制研究[D]. 周磊.南京航空航天大学 2013
[2]Cache一致性片上网络路由算法和流控机制优化关键技术研究[D]. 马胜.国防科学技术大学 2012
[3]片上多处理器关键技术研究[D]. 顾雄礼.浙江大学 2011
硕士论文
[1]多核片上网络cache一致性的实现方法研究[D]. 袁婷.广东工业大学 2015
[2]多核处理器Cache一致性研究与设计[D]. 刘文佳.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：3727152
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