基于目录的Cache一致性协议的可扩展性研究

基于CC-NUMA结构的DSM多处理器系统是大规模高性能并行计算机的一个实现方式,由于比监听协议具有更好的扩展性,系统多采用基于目录的Cache一致性协议。但是,随着系统规模的不断扩大,目录协议同样面临着可扩展性的问题。本文在分析影响目录协议可扩展性因素的基础上,对当前比较典型的几种目录组织形式从存储开销方面进行了讨论,最后提出了基于目录Cache的两级目录组织方案。     

Cache一致性协议的研究与评价

Ｃａｃｈｅ一致性是紧耦合多处理机系统设计中的一项重要课题．为提高访存效率，每台处理机通常带有高速缓冲存储器Ｃａｃｈｅ。这便产生了Ｃａｃｈｅ一致性问题，要求共享数据在各Ｃａｃｈｅ间以及Ｃａｃｈｅ与主存间保持一致。为此出现了多种Ｃａｃｈｅ一致性协议。本文分析了几种类型的一致性协议，并对其进行了软件模拟和性能评价．     

适用于多核环境的混合Cache一致性协议

提出一种适用于多核环境的混合Cache一致性协议。该协议采用混合值传播策略,引入小容量目录D-Cache,克服传统监听一致性协议发送数据请求时盲目广播的缺点,通过数据块状态的扩展,有效避免乒乓现象的发生。仿真实验结果表明,该协议能减少测试程序的运行时间,降低多核处理器私有L1 Cache的失效率,提高系统性能。     

NoC低功耗技术研究综述

当前在高性能SoC设计中,功耗约束已成为NoC设计所面临的重要问题。本文着重阐述了NoC低功耗优化技术的相关内容,在分析现有NoC模拟器和功耗模型的基础上,从物理逻辑设计、软件编译优化、网络拓扑结构低功耗映射等方面评述了当前NoC低功耗关键技术。最后,对未来NoC低功耗技术研究的方向做出了预测。     

模型检测MESIF Cache一致性协议

在处理器从单核向多核演进的过程中,为了获得更好的性能和可扩展性,适用于多核处理器系统的Cache一致性协议变得越来越复杂。Cache一致性协议的验证一直是模型检测在工业界主要应用之一,被工业界和学术界关注。相对传统方法而言,微结构级的模型检测能够描述和验证更多的协议细节。利用NuSMV工具对Intel公司的MESIF Cache一致性协议进行模型检测在微结构层次上进行了建模,并对该协议进行模型检测,试验结果证明了此方法的有效性。     

基于遗传算法的NoC处理单元映射研究

传统的基于总线的SoC体系结构及设计方法在解决多处理器的复杂系统中将遇到瓶颈, 有效解决方案NoC(片上网络)成为新的发展趋势.本文研究了广泛使用的二维规则型网络(2D-mesh)对影响系统性能的重要因素--功耗建立模型,以及形成处理单元位置映射等问题.最后运用遗传算法来寻找已建立的功耗模型最优解或近最优解.试验结果表明,遗传算法能够使得目标函数很快收敛,起到了很好的全局寻优效果.     

一种带偏置的基于相关性分析的Cache一致性协议验证方法

Cache一致性协议作为CC-NUMA系统的硬件基础,在CC-NUMA系统的设计过程中占有举足轻重的地位。对于复杂的CC-NUMA系统,由于其Cache一致性协议十分复杂,通常难以进行形式化验证,而常规的伪随机模拟又存在验证效率低下的问题。本文提出了一种对复杂CC-NUMA系统中Cache一致性协议进行模拟验证的方法。该方法通过对验证覆盖目标进行相关性分析,使用偏置技术对传统伪随机模拟验证方法进行了改进。实际验证结果表明,改进后的方法使得模拟验证覆盖率的增长速率有了明显提高。     

环连接CMP的缓存一致性协议

片上多核处理器(CMP)已经成为处理器发展的方向,处理器设计的重点也转到了互连网络和存储层次结构方面,其中的一个关键问题是如何维护各处理器各级缓存(Cache)的一致性,该问题在传统的共享存储多处理器中使用Cache一致性协议来解决,而CMP相对于传统的多处理器结构具有更高的片上互连带宽和速度,给Cache一致协议提出了新的要求,也提供了新的改进机会.传统的总线侦听协议存在可扩展性不足和不必要的广播、侦听过多的缺点,而目录协议则存在失效间接延时大和复杂度高、验证困难等问题.环形连接的可扩展性好于总线结构,而其实现复杂度也远小于通常目录协议所使用的包交换点到点网络.将基于环的侦听协议应用于CMP;并考虑利用环的顺序性取消原有协议中冲突引起的重发操作,消除可能的饥饿、死锁和活锁等情况,增加协议的稳定性,同时减少消息流量和功耗;利用片上互连延时短的特点,将侦听结果和侦听请求同时传播,使得处理器可以根据侦听结果来对侦听请求进行选择性的侦听操作,可减少不必要的侦听操作,降低功耗.     

轻量目录访问协议分析

本文详细描述了轻量目录访问协议，包括协议的基本元素、协议模型的分析以及协议操作中处理的各种数据格式。     

轻量级目录访问协议研究与系统实现

Ｘ．５００目录服务是网络中重要的应用服务，但Ｘ．５００目录访问协议求整个ＯＳＩ协议集的支持 ，开销过大。     

MapReduce能耗建模及优化分析

云计算中心规模的不断扩大以及设计时对能耗因素的忽略,使其日益暴露出高能耗低效率的问题.为提高MapReduce框架能耗利用率,首先对MapReduce任务进行了能耗建模,提出基于CPU利用率估算、主要部件能耗累加及平均功耗估算的任务能耗模型,并在此基础上建立了MapReduce作业能耗模型.其次,基于能耗模型对能耗优化进行了分析,提出从优化MapReduce作业执行能耗、减少MapReduce任务等待能耗与提高MapReduce集群能源利用效率3个方向对MapReduce进行能耗优化.再次,提出异构环境下的数据放置策略减小MapReduce任务等待能耗,提出截止时间约束下的最小资源分配方法提高MapReduce作业能耗利用效率.通过大量的实验及能耗数据分析,验证了能耗模型及能耗优化方法的有效性.     

嵌入式软件算法级能耗建模与分析

针对嵌入式软件算法级能耗的优化问题,建立算法级能耗估算模型。以旅行商问题(TSP)为例,采用神经网络算法、遗传算法等进行能耗求解,对求解过程中的算法执行次数、算法复杂度以及运行时间这3个特征值进行能耗分析,通过能耗估算模型计算出算法针对TSP问题的能耗估算值,并将该估算值与使用sim-panalyzer功耗仿真平台求解得到的能耗测试值进行比较,结果表明,能耗测试值与估算值的误差在10%左右,证明该能耗估算模型具有较高的准确性。     

基于能量消耗的网格路由协议

基于移动AdHoc网络环境中的节点能量消耗速度,提出一种新的网格路由协议。定义一个计算节点能量消耗速度的函数,以该函数值为路由参数,结合Floyed算法进行最优路径选择。与原有协议的比较结果表明,该协议可以降低节点能耗,延长网络生命周期。     

一种低能耗的代码分发协议

在无线传感器网络中,普遍采用周期性广播元数据的数据包来判断代码分发,存在能耗过大的问题。为此,提出一种低能耗的代码分发协议。该协议在节点正常通信时便可判断是否需要代码分发。仿真结果表明,与现有的分发协议相比,该协议可降低代码分发的能量消耗。     

无线传感器网络中面向应用的信息精确度与能耗的建模与分析

以最小的能耗代价取得用户所需的精确信息是无线传感器网络的一个主要目标.针对一类具体的应用,利用测量数据间的时域相关性分析了信息精确度与观测频率以及能耗与观测频率的关系,构建了信息精确度与能耗的关系模型.理论分析和仿真试验结果都表明:虽然信息精确度和能耗都随观测频率的增大而增大,但是,当观测频率增大到一定程度后,信息精确度的增量变得非常小,而能耗却持续增大.     

基于剩余能量与能量消耗率的改进稳定选举协议

针对无线传感器网络运行过程中出现的节点能耗不均及网络稳定周期较短的问题,提出一种改进的稳定选举协议。采用综合考虑节点剩余能量和能量消耗率的簇头选举机制,优化节点阈值计算方法,使剩余能量越多、能量消耗率越小的节点被选为簇头的概率越大,从而避免能量过低的节点承担较多网络负载,均衡节点间的能耗。仿真结果表明,改进协议能有效降低网络能耗,延长网络寿命。     

一个基于能量消耗的域路由协议

针对移动Adhoc网络环境,基于节点能量消耗速度提出了一个新的域路由协议EZRP。该协议中定义了一个有关节点剩余生命期与路由路径跳数的函数,并以该函数值作为路由选择参数进行最优路径的选择,从而使能量充足的节点获得更多参与通信的机会。该协议对网络中节点的能量消耗起到了很好的平衡作用,从而使网络生命期更长。基于NS-2网络模拟器,对该协议与ZRP协议进行了模拟实验,实验结果表明。该协议的节点死亡个数少,网络路由负载小,网络运行时间长。     

SQL能耗建模及优化研究

IT系统能耗的节节攀升,使得设计新一代DBMS时必须考虑其能耗效率问题。由于SQL语句的执行过程大约消耗70%~90%的数据库资源,因此对SQL进行能耗建模及优化对提高数据库的能源使用效率具有重要的意义。在对SQL查询处理机制进行研究的基础上,构建了SQL能耗模型,并对一系列查询优化原则进行了实验,以表明不同优化原则对性能提升及能耗减少的有效性。实验及能耗数据分析表明:CPU利用率是影响系统功耗的最关键因素,SQL能耗优化方法可忽略内存优化且应该均衡考虑性能优化及功耗优化两方面,提出的SQL能耗模型及节能优化方法具有较强的应用价值。     

基于GASA的能耗均衡WSN路由协议

无线传感器网络的节点能量有限,需要高效节能的路由协议来降低网络能耗.提出一种基于模拟退火遗传混合优化算法的负载均衡的无线传感路由协议,采用结合遗传算法和模拟退火算法优势的混合优化算法来构造全局最优通讯链路,采用改进的能耗模型,在通讯过程中加入最大预期剩余能量节点信息,选择预期剩余能量最大节点为簇头.仿真结果显示,相比较PEGASIS协议,第一个节点死亡时网络生存周期提高266%～500%,20%和50%节点死亡时提高6%～20%,不同比例节点死亡时剩余节点剩余能量方差仅为PEGASIS的0.01%～1.34%,协议有效实现各节点能量消耗均衡,延长网络生存周期.