多核处理器YHFT-QDSP的调试系统

YHFT-QDSP是一款多核处理器。为满足其并发调试和实时调试的需要,在原有单核调试系统的基础上设计实现了多核同步调试系统和片上实时追踪系统（片上Trace）。多核同步调试提供了命令广播和断点同步触发等并发程序协同调试的功能;片上Trace通过专用硬件记录程序执行路径和数据读写等信息实现非入侵实时调试。本文从原理、结构和
软硬件实现等方面介绍了该调试系统。     

多核处理器并行程序的确定性重放研究

多核处理器并行程序的确定性重放是实现并行程序调试的有效手段,对并行编程有重要意义。但由于多核架构下存在共享访存不同步问题,并行程序确定性重放的研究依然面临多方面的挑战,给并行程序的调试带来很大困难,严重影响了多核架构下并行程序的普及和发展。分析了多核处理器造成并行程序确定性重放难以实现的关键因素,总结了确定性重放的评价指标,综述了近年来学术界对并行程序确定性重放的研究。根据总结的评价指标,从纯软件方式和硬件支持方式对目前的确定性重放方法进行了分析与对比,并在此基础上对多核架构下并行程序的确定性重放未来的研究趋势和应用前景进行了展望。     

多核处理器技术软仿真技术研究

分析了多核处理器软件仿真技术的复杂性.通过可视化编程,随时查看各个核心内部的工作状态,可以对多核处理器的工作原理有一个清晰的了解.     

异构多核处理器体系结构设计研究

多核技术成为当今处理器发展的重要方向,异构多核处理器由于可将不同类型的计算任务分配到不同类型的处理器核上并行处理,从而为不同需求的应用提供更加灵活、高效的处理机制而成为当今研究的热点.本文从体系结构的角度探讨了异构多核处理器设计中的关键点,从内核结构、互连方式、存储系统、操作系统支持、测试与验证、动态电压调节等方面分析...     

多核处理器的结构设计研究

围绕如何进行多核处理器的结构设计,提高处理器性能这一问题,结合传统多处理机设计原理对多核处理器结构设计进行了研究,并对当前主要商业多核处理器进行了研究,揭示了其发展趋势,探索了未来多核处理器设计的发展方向。     

针对多媒体应用的多核处理器核间通信优化

目前多核架构已成为处理器的主流设计并成为各种多媒体应用的主流处理平台,而核间通信的效率是影响多核处理器性能的重要因素之一.提出了一种针对多媒体应用程序的核间通信的优化方法.该方法利用此类应用程序数据读取的规律性,通过在多核处理器上添加通信队列,实现只读数据的快速传递,从而提高多媒体应用程序的并行执行效率.实验表明使用通信队列对各种多媒体核心算法的性能都有普遍提高.同时,该方法具有良好的扩展性,当内核数目增加,通信队列所带来的好处也更加明显.     

多核处理器体系结构软件仿真技术：研究综述

由于单核处理器的处理能力已经接近极限,很难再有提高,人们将目光投向了多核处理器体系结构。在处理器体系结构的设计中,体系结构软件仿真技术是最重要的一个方面。本文首先介绍处理器体系结构仿真技术的概念、分类、目的和意义,然后讨论多核处理器体系结构仿真技术的现状和面临的问题;分析了多核处理器软件仿真技术的复杂性;比较和分析了当前主流技术的优缺点。由于多核处理器体系结构的研究处于初期阶段,因此多核处理器体系结构仿真领域面临着诸多挑战和机遇。本文最后指出了多核处理器体系结构软件仿真技术今后的研究方向。     

硬件信号量在多核处理器核间通信中的应用

在多核处理器的软件设计中,核间通信机制是关键所在,有效合理的核间通信可以发挥多核处理器的并行处理能力.中断和查询方式是传统的核间通信手段,但存在丢失中断和查询效率低的缺点.为解决这一问题,多核处理器提供了一种全新的硬件信号量机制,用于核间通信.本文以多核DSP芯片TMS320C6678为例,描述了硬件信号量的工作原理和方法以及模块的结构和配置,并给出两个核之间通信的实例.     

核分组的多核处理器优化方法

随着多核处理器规模的扩大,请求数据的处理器核到数据的宿主节点之间的平均距离相应增大,并且数据访问在分布式共享高速缓存块中的分布并不均衡引起了网络热点。这些情况导致一级高速缓存缺失延迟的增大。为了解决该问题,将每四个处理器核分为一组,在组内设计邻近数据探测器。邻近数据探测器通过确定一次缺失能否在邻近核的一级高速缓存中得到数据,从而利用了并行程序在多核处理器上执行时数据访问的核间局部性。另外,根据新的结构相应优化了高速缓存一致性协议。实验表明,该片上存储优化方法提高了系统性能,减少了片上网络流量,节省了能耗。     

片上多核处理器容软错误执行模型

随着工艺的进步,微处理器将面临越来越严重的软错误威胁.文中提出了两种片上多核处理器容软错误执行模型:双核冗余执行模型DCR和三核冗余执行模型TCR.DCR在两个冗余的内核上以一定的时间间距运行两份相同的线程,store指令只有在进行了结果比较以后才能提交.每个内核增加了硬件实现的现场保存与恢复机制,以实现对软错误的恢复.文中选择的现场保存点有利于隐藏现场保存带来的时间开销,并且采用了特殊的机制保证恢复执行和原始执行过程中load数据的一致性.TCR执行模型通过在3个不同的内核上运行相同的线程实现对软错误的屏蔽.在检测到软错误以后,TCR可以进行动态重构,屏蔽被软错误破坏的内核.实验结果表明,与传统的软错误恢复执行模型CRTR相比,DCR和TCR对核间通信带宽的需求分别降低了57.5%和54.2%.在检测到软错误的情况下,DCR的恢复执行带来5.2%的性能开销,而TCR的重构带来的性能开销为1.3%.错误注入实验表明,DCR能够恢复99.69%的软错误,而TCR实现了对SEU(Single Event Upset)型故障的全面屏蔽.     

一种面向多核处理器的通用可调试性架构

硅后调试对于当代集成电路设计变得日益重要,用于辅助硅后调试的可调式性设计(DFD)应运而生.由于多核处理器往往包含多种不同类型的部件,每个部件都有各自的调试功能需求,极大地提高了可调式性设计的复杂度.针对上述问题,提出一种面向片上多核处理器的通用可调试性架构.该架构使用简单的监测器来监测和控制处理器中用于互连的片上网络,通过专门的调试总线将各个监测器与调试总控模块连接在一起,并使用EJTAG通用调试接口与外部调试主机传递信息.与传统的可调试性架构相比,该架构无需片上RAM,硬件代价低,具有模块化的特性.此外,文中提出的架构采用了工业界通用的EJTAG调试接口,因此通用性较高,已经被应用于龙芯-3B多核处理器中.实验结果显示,该架构可以在高频高数据带宽的环境下工作.     

多核DSP软件调试环境研究与设计

针对武器装备嵌入式系统向自主化、智能化、小型化、低功耗快速发展的趋势,介绍了装备研制对自主多核处理器及其软件调试环境的迫切需求,分析了嵌入式系统远程调试的基本原理和特点、JTAG标准和边界扫描技术。以自主同构8核数字信号处理器为目标平台,基于目标平台JTAG控制器之间的菊花链连接方式,提出了面向该目标平台的软件调试环境设计方案,讨论了USB接口仿真器软硬件设计和多线程调试代理软件设计等关键技术。实现的软件调试环境能够在调试主机上对目标平台进行指令级和源码级交叉调试,解决了目标平台缺乏配套软件调试手段的实际问题,为目标平台在武器装备上的推广应用提供了有力支撑,对其他面向多核处理器的调试环境设计具有参考价值。     

嵌入式多核平台调试技术

多核处理器因其处理能力和功耗的潜在优势,逐渐应用于嵌入式系统中．而多核体系的并行程序调试难度将直接影响到产品的释放周期,其调试过程的复杂度将随着片上核数的增加而呈指数上升．本文针对多核平台中常见的异常问题,通过分析MIPS架构的软硬件平台工作原理,介绍了一种嵌入式多核系统的调试方法,实现对简单程序的跟踪分析,方便了多核系统的调试．     

超大规模集成电路可调试性设计综述

随着硬件复杂度的不断提高和并行软件调试的需求不断增长,可调试性设计已经成为集成电路设计中的重要内容.一方面,仅靠传统的硅前验证已经无法保证现代超大规模复杂集成电路设计验证的质量,因此作为硅后验证重要支撑技术的可调试性设计日渐成为大规模集成电路设计领域的研究热点.另一方面,并行程序的调试非常困难,很多细微的bug无法直接用传统的单步、断点等方法进行调试,如果没有专门的硬件支持,需要耗费极大的人力和物力.全面分析了现有的可调试性设计,在此基础上归纳总结了可调试性设计技术的主要研究方向并介绍了各个方向的研究进展,深入探讨了可调试性结构设计研究中的热点问题及其产生根源,给出了可调试性结构设计领域的发展趋势.     

基于逐步细化快照序列的多核并行程序调试

多核并行程序的调试是一个公认的困难问题,困难主要来自于程序执行的不确定性.可重现调试(replay debug)提供了消除程序中不确定性的能力,但是现有的可重现调试解决方案都无法应用于商用的软硬件平台中,且进行调试所带来的性能损失会随着并发度的增加而超线性地增长.提出了一种基于运行快照的新型并行程序调试方法SDT(snapshot debug tool).该方法以离线的断点设置、运行快照捕捉和运行快照细化为基础,提出了一套可以指导用户由粗到细发现错误的调试过程,并在通用的软硬件平台上进行了实现.实验结果显示,在8线程的并发条件下,使用SDT调试所带来的时间性能损耗平均为5188%;同时当线程数增长4倍时,使用SDT所带来的额外时间消耗最多增长1倍,具有很好的可扩展性.记录快照的数据量是影响SDT性能的重要挑战,实验证明通过使用增量式的快照记录方式可以有效地降低需要记录的数据量,减少记录快照花费的时间,提高SDT的整体性能.     

对片上多核系统的系统结构的研究

多核技术是时下民用机和商用机领域最为热门的话题之一,作为目前CPU技术的最新发展方向,多核处理器在各个方面和单核处理器比较都具有十分明显的优势。该文从计算机设计技术的背景出发,详细介绍了多核系统的概念和和多核处理技术,最后以Intel和AMD两家公司为例,说明了多核系统构架。     

多核时代的“计算机系统结构”课程

分析"计算机系统结构"课程在多核时代的发展变化,针对多核技术知识点在课程中的设计安排,探讨课程的教学内容与教学模式,阐述多核时代计算机系统结构课程的特色。