基于多核处理平台上的任务调度与共享缓存分配策略研究
发布时间：2023-04-28 20:53
传统提高单核处理器性能的方法主要是通过提高时钟频率的方式来实现的。随着大规模计算应用以及复杂应用对处理器的计算能力、存储系统设计等方面需求的大幅度提升,单核处理器能耗与热处理等问题更加难以解决,单纯依靠提高时钟频率来提升处理器性能的方法已不能满足这样的需求。多核处理器的结构是在同一个芯片上整合两个或者更多个处理器内核。多核处理器在低功耗、可靠性以及安全性设计方面都有着很大的优势,因此,多核处理器的应用范围越来越广泛。但是,多核处理器结构的特殊性也为复杂应用的调度以及共享缓存的设计带来了巨大的挑战。 多核处理器的调度比单核处理器的调度复杂得多,多核处理器的调度将任务分配到不同的处理器内核上执行,并在满足整个应用系统的性能、功耗等方面约束的前提下,最优化执行时间。当前的主流多核处理器大多采用共享缓存结构,但并行应用间的冲突访问会降低系统的性能。为了解决这些问题,本文对多核平台上的任务调度与共享缓存分配算法进行了研究。 针对多核处理平台上分时任务的调度问题,提出了一种基于任务图模型的分时任务调度策略。对于任务图的空间并行调度模型,采用并行节点合并、分配的算法进行优化；对于时间并行调度模型,进...
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 多核处理技术背景
1.1.1 多核处理器的发展
1.1.2 多核处理器架构
1.1.3 多核处理器的典型结构
1.2 多核处理平台上的任务调度
1.2.1 多核处理平台上的分时任务调度
1.2.2 多核处理平台上的实时任务调度
1.3 多核处理平台上缓存的划分
1.4 本文的主要工作
1.5 论文的组织结构
第2章 多核平台上任务调度与共享缓存划分问题分析
2.1 多核处理平台上的调度问题分析
2.1.1 静态调度
2.1.2 动态调度
2.1.3 实时任务调度
2.2 多核处理平台的共享缓存划分问题分析
2.2.1 共享缓存划分的必要性
2.2.2 共享缓存划分方法
2.2.3 共享缓存的性能分析模型
2.3 本章小结
第3章 多核处理平台上基于任务图的分时任务调度方法研究
3.1 研究现状
3.2 多核分时任务调度算法设计
3.2.1 任务图调度模型的建立
3.2.2 多核平台上空间与时间并行结合的思想
3.2.3 时间并行的优化方法
3.2.4 并行调度算法框架设计
3.3 多核平台基于任务图的空间并行优化算法
3.3.1 多核平台空间并行调度模型
3.3.2 多核平台空间并行优化调度算法描述
3.4 多核平台时间并行优化调度算法
3.5 空间与时间并行结合的调度算法设计
3.6. 实验结果与分析
3.6.1 流水线并行的性能测试
3.6.2 数据并行优化的性能比较
3.6.3 流水线并行优化的性能比较
3.6.4 不同算法的性能测试
3.7 本章小结
第4章 多核处理平台的实时任务调度方法研究
4.1 研究现状
4.2 多核平台的处理器预留算法
4.2.1 处理器预留算法模型
4.2.2 常量利用率服务器算法
4.2.3 处理器预留算法改进设计
4.3 多核平台上实时任务调度
4.3.1 基于时限驱动的全局预留调度算法设计
4.3.2 处理器内核分配问题
4.4 实验结果与分析
4.4.1 多核平台上实时任务集的可调度率
4.4.2 多核平台软实时系统测试
4.5 本章小结
第5章 多核处理平台上共享缓存的分配方法研究
5.1 研究现状
5.2 共享缓存的错失监测方法研究
5.3 共享缓存分配性能评价模型设计
5.4 共享缓存分配算法描述
5.5 实验结果与分析
5.5.1 检索数组长度选取
5.5.2 硬件开销分析
5.5.3 不同缓存容量的性能测试
5.5.4 几种共享缓存分配算法的性能比较
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文的总结
6.2 论文的主要贡献
6.3 进一步的工作
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的主要成果
本文编号：3804460
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 多核处理技术背景
1.1.1 多核处理器的发展
1.1.2 多核处理器架构
1.1.3 多核处理器的典型结构
1.2 多核处理平台上的任务调度
1.2.1 多核处理平台上的分时任务调度
1.2.2 多核处理平台上的实时任务调度
1.3 多核处理平台上缓存的划分
1.4 本文的主要工作
1.5 论文的组织结构
第2章 多核平台上任务调度与共享缓存划分问题分析
2.1 多核处理平台上的调度问题分析
2.1.1 静态调度
2.1.2 动态调度
2.1.3 实时任务调度
2.2 多核处理平台的共享缓存划分问题分析
2.2.1 共享缓存划分的必要性
2.2.2 共享缓存划分方法
2.2.3 共享缓存的性能分析模型
2.3 本章小结
第3章 多核处理平台上基于任务图的分时任务调度方法研究
3.1 研究现状
3.2 多核分时任务调度算法设计
3.2.1 任务图调度模型的建立
3.2.2 多核平台上空间与时间并行结合的思想
3.2.3 时间并行的优化方法
3.2.4 并行调度算法框架设计
3.3 多核平台基于任务图的空间并行优化算法
3.3.1 多核平台空间并行调度模型
3.3.2 多核平台空间并行优化调度算法描述
3.4 多核平台时间并行优化调度算法
3.5 空间与时间并行结合的调度算法设计
3.6. 实验结果与分析
3.6.1 流水线并行的性能测试
3.6.2 数据并行优化的性能比较
3.6.3 流水线并行优化的性能比较
3.6.4 不同算法的性能测试
3.7 本章小结
第4章 多核处理平台的实时任务调度方法研究
4.1 研究现状
4.2 多核平台的处理器预留算法
4.2.1 处理器预留算法模型
4.2.2 常量利用率服务器算法
4.2.3 处理器预留算法改进设计
4.3 多核平台上实时任务调度
4.3.1 基于时限驱动的全局预留调度算法设计
4.3.2 处理器内核分配问题
4.4 实验结果与分析
4.4.1 多核平台上实时任务集的可调度率
4.4.2 多核平台软实时系统测试
4.5 本章小结
第5章 多核处理平台上共享缓存的分配方法研究
5.1 研究现状
5.2 共享缓存的错失监测方法研究
5.3 共享缓存分配性能评价模型设计
5.4 共享缓存分配算法描述
5.5 实验结果与分析
5.5.1 检索数组长度选取
5.5.2 硬件开销分析
5.5.3 不同缓存容量的性能测试
5.5.4 几种共享缓存分配算法的性能比较
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文的总结
6.2 论文的主要贡献
6.3 进一步的工作
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的主要成果
本文编号：3804460
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3804460.html
