MPCore多核处理器并行计算方法的研究与实现

发布时间：2017-05-25 11:27

  本文关键词：MPCore多核处理器并行计算方法的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们对嵌入式系统性能要求的不断提高以及嵌入式处理器技术的不断进步,嵌入式处理器已经从单核时代进入多核时代,但传统嵌入式软件的开发方法还是基于单核模式,并没有随着处理器核心数目的提升而改变,无法充分发挥嵌入式多核处理器的性能,造成处理器资源的浪费,不利于处理器功耗的降低。 MPCore嵌入式多核处理器是目前嵌入式系统中应用最为广泛的多核处理器,本课题以MPCore为研究对象,能将研究成果广泛地应用到嵌入式系统开发中,具有普适性。本课题探索并行计算方法,是在嵌入式多核处理器上进行多核并行化改造的优化方法,使用这样的方法能够在不改变原有软件架构的情况下,对软件算法进行并行化改造,使其能够适应嵌入式多核处理器的硬件环境,尽可能多的使用计算核心,充分发挥多核处理器的性能,提升嵌入式系统整体性能,能够在处理器性能与功耗之间找到平衡点,提高能源的利用效率,符合当今低碳环保的主题。 本课题从MPCore多核处理器硬件结构出发,分析多核处理器是如何支持多个计算核心同时工作,以及多个核心间的通信方法,对比分析MPCore嵌入式多核处理器相对于桌面多核处理器在硬件结构上的不同,找到MPCore多核处理器在支持并行计算方法的瓶颈；其次,分析并行计算方法所涉及的关键技术,包括多核并行化方法、多核并行化评价方法、嵌入式操作系统对并行计算的支持和嵌入式多核处理器并行化的难点,其中,并行化方法包括并行分析模型以及并行化编程工具的分析,并行化评价方法用于对并行算法的性能分析,嵌入式操作系统对并行计算的支持是从操作系统的角度分析操作系统系统是如何支持多个处理器同时工作的,嵌入式多核处理器并行化的难点分别从开发工具、硬件性能以及并行策略三个角度分析嵌入式并行计算的难点,并提出适合嵌入式多核处理器的并行计算的基本方法：最后,使用任务并行和数据并行的嵌入式多核处理器的并行计算的基本方法,在MPCore多核处理器平台上,实现对传统串行程序的并行化改造,通过性能调优以及测试分析,并行程序较串行程序性能提升,取得了良好效果,验证了本课题关于MPCore多核处理器并行计算方法是可行的,能够将该方法应用到实际嵌入式系统多核并行化开发之中。
【关键词】：多核并行化 对称多处理 MPCore 任务并行化 数据并行化
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-14
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12
• 1.3 本论文研究内容及章节安排12-14
• 1.3.1 本论文研究内容13
• 1.3.2 本论文章节安排13-14
• 第2章 MPCore多核处理器硬件结构14-23
• 2.1 多核处理器的基本结构14-17
• 2.1.1 同构多核架构14-16
• 2.1.2 异构多核架构16-17
• 2.2 MPCore多核处理器结构17-20
• 2.2.1 OMAP4430多核处理器结构17-19
• 2.2.2 Exynos4412多核处理器结构19-20
• 2.3 多核处理器技术对并行化的支持20-23
• 2.3.1 对称多处理结构20-21
• 2.3.2 多级存储体系结构21-23
• 第3章 嵌入式多核并行化关键技术23-38
• 3.1 当前多核并行化方法综述23-30
• 3.1.1 并行分析模型23-25
• 3.1.2 OpenMP25-28
• 3.1.3 线程构建模块28-29
• 3.1.4 Parallel Studio29-30
• 3.2 并行化评价方法30
• 3.2.1 程序执行时间30
• 3.2.2 并行程序性能评价方法30
• 3.3 嵌入式操作系统对并行计算的支持30-34
• 3.3.1 多核环境下操作系统启动过程30-32
• 3.3.2 多核环境下的调度方式32-34
• 3.4 嵌入式多核处理器并行化的难点34-38
• 3.4.1 开发工具34-35
• 3.4.2 硬件性能35-36
• 3.4.3 并行策略36-38
• 第4章 任务并行优化的研究与实现38-52
• 4.1 任务并行模型38-39
• 4.2 蚁群算法可并行性分析39-40
• 4.3 蚁群算法多核并行化改造40-52
• 4.3.1 蚁群算法串行版本实现40-45
• 4.3.2 寻找程序热点45-46
• 4.3.3 蚁群算法并行化改造46-48
• 4.3.4 并行化性能调优及分析48-52
• 第5章 数据并行优化的研究与实现52-62
• 5.1 数据并行模型52-54
• 5.2 快速排序可并行性分析54-55
• 5.3 快速排序并行化改造55-62
• 5.3.1 串行版本程序设计55-57
• 5.3.2 寻找程序热点57-58
• 5.3.3 快速排序算法多核并行化改造58-59
• 5.3.4 并行化性能调优及分析59-62
• 结论与展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果69

【参考文献】

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本文编号：393600