多态并行处理器的数据通信和路由器的设计

随着多核技术的发展,核间通信问题面临新的挑战,核间通信性能决定了整个多核处理器的性能。通过分析多核处理器的数据通信需求,提出了一种适用于多态并行处理器的数据通信结构。该结构采用邻接共享寄存器实现的核间近邻通信和路由器硬件加速结构实现的远程通信两种数据通信方式,远程通信机制的路由器使用输入缓存机制实现,采用经典的确定性路由算法——XY路由算法实现了路由计算,加入多播和容错技术,采用专用的仲裁机制简化了设计复杂度。这些改进降低了处理器的核间通信延迟和功耗,提高了多态并行处理器的性能。     

多核同时多线程处理器的线程调度器设计

多核同时多线程处理器(SMT_PAAG)是用于图形、图像及数字信号处理的一种多核处理器。基于这种处理器提出了一种硬件线程调度器,该调度器采用同时多线程技术,最多可同时执行四个线程,支持八个线程阻塞模式下的快速上下文切换。这样避免了因阻塞带来的等待问题,能够有效提高处理器的工作效率和资源利用率。通过在处理器上运行图形处理算法进行性能评测。结果表明,SMT-PAAG处理器通过挖掘指令级并行和线程级并行,将处理器的性能提高了69.25%。     

基于多核的多线程程序优化研究

随着主流芯片厂商的大力推广,多核处理器已经变得越来越普及.以往串行化的程序设计方法在多核环境下已经不能充分利用多核CPU的资源.怎样高效地利用多核处理器的计算性能,已经成为软件开发者面临的新的课题.文中在传统的多线程编程基础上,根据Intel处理器的微架构(Microarchitecture)特点,以及Linux内核提供的CPU绑定技术,通过采用Cache优化和CPU亲和力(CPU affinity)优化,消除了多核环境下局部多线程Cache行竞争和伪共享,减少了线程的调度开销,提高了多线程程序的运行效率.     

TMS320C6678多核DSP的核间通信方法

嵌入式应用中采用多处理系统所面临的主要难题是多处理器内核之间的通信。对Key-Stone架构TMS320C6678处理器的多核间通信机制进行研究,利用处理器间中断和核间通信寄存器,设计并实现了多核之间的通信。从系统的角度出发,设计与仿真了两种多核通信拓扑结构,并分析对比了性能。对设计多核DSP处理器的核间通信有一定的指导价值。     

基于SystemC的异构多核通信模块设计

通过分析异构多核体系中片上处理核的核间通信,采用共享存储区实现多核间的通信和数据共享,并提出一种处理器与总线之间添加通信控制模块的架构,使其具有更好的通用性.同时采用了SystemC来实现各个模块的接口设计,把复杂的电子系统划分成更易管理的块,具有良好的可扩展性.     

同时多线程处理器共享资源的特性分析

同时多线程处理器中同时执行的线程共享处理器中的资源,而这些有限的共享资源在线程之间的分配状况将决定每个线程执行的性能和处理器的总体性能。如何根据不同类别共享资源的特性对它们进行合理有效分配成为同时多线程处理器研究的重要课题之一。本文对同时多线程处理器中各类共享资源的特性进行深入研究与分析,分析结果表明,队列类共享资源的分配方式对每个线程执行的性能和SMT处理器的总体性能具有至关重要的影响。因此,同时多线程处理器中共享资源分配的关键在于控制队列类共享资源的分配。     

基于共享Cache多核处理器的Hash连接优化

针对目前主流的多核处理器,研究了基于共享缓存多核处理器环境下的数据库Hash连接优化.首先提出基于Radix-Join算法的Hash连接多线程执行框架,通过实例分析了影响多线程Radix-Join算法性能的因素.在此基础上,优化了Hash连接多线程执行框架中的各种线程及其访问共享Cache的性能,优化了聚集连接时Hash连接算法的内存访问,并分析了多线程聚集划分的加速比.基于开源数据库INGRES和EaseDB,实现了所提出的连接多线程执行框架,在实验中测试了多线程Hash连接框架的性能.实验结果表明,该算法可以有效解决Hash连接执行时共享Cache在多线程条件下的访问冲突和处理器负载均衡问题,极大地提高了Hash连接性能.     

基于ARM11 MPCore的多核间通信机制研究

嵌入式应用中采用SMP(对称多处理)系统所面临的主要难题是多处理器内核之间的通信.对 ARM11 MPCore 处理器的多核间通信机制进行研究,并结合 Linux-2.6.19 对这一通信机制的具体实现作深入分析,并在 RealView Emulation Baseboard 上面进行相应的验证.实验结果表明,多核间通信机制可以使多线程之间的交互时间减小为原来的16.7%,从而提升并行计算系统的性能.     

多核并行技术在分子动力学模拟中的应用

为了充分利用多核处理器资源,研究了一种用于分子动力学模拟中的多核并行技术。在多核处理器上利用OpenMP技术实现多线程创建与同步、动态设置子线程的调度运行方式以及负载均衡以减少子线程执行等待时间。通过对不同分子体系结构下的动力学模型测试,得出在不同子线程下并行计算的时间,并且得到了良好的性能加速比。实验结果表明,采用OpenMP并行技术可有效地提高电荷求解过程在分子动力学模拟运算中的时间效率,以及多核计算机资源的利用率。     

支持多核架构的微内核操作系统设计

针对多核架构开始在嵌入式领域普及的趋势,设计一个基于多核处理器架构的微内核操作系统,描述系统中内存管理、线程调度、锁和中断、线程间通信以及应用程序等各部分的设计方案。该设计充分利用多核架构和微内核操作系统的特点,不仅应用于与Intel公司合作的L4微内核操作系统研究项目,也为其他微内核操作系统设计提供了参考。