【摘要】：隨著應用性能需求的不斷增長和芯片集成度的提高,眾核系統(tǒng)被廣泛用于服務器,數(shù)據(jù)中心,集群等系統(tǒng),以提供高吞吐率的計算服務。在眾核系統(tǒng)上進行任務映射是指為應用挑選執(zhí)行指令的核。任務映射過程對系統(tǒng)性能有關(guān)鍵影響,該方向的研究素來是眾核系統(tǒng)研究的熱門方向。由于芯片集成度的提高,芯片的功率密度相應增大。溫度約束成為眾核系統(tǒng)研究的重要約束。如何在不違反溫度約束的前提下進行任務映射和功率分配使得系統(tǒng)性能最優(yōu)成為重要的研究方向。在服務器等實時響應眾核系統(tǒng)中常有核利用率低于100%的情況出現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中,可以通過在功率較大的核周圍放置關(guān)閉的核來降低功率密度。針對此類系統(tǒng),如何在溫度約束下為應用合理分配這些關(guān)閉的核以提升系統(tǒng)性能成為了挑戰(zhàn)。此外,三維集成眾核系統(tǒng)因其具有更高的集成度逐漸成為眾核芯片的發(fā)展趨勢。然而高集成度導致三維集成眾核系統(tǒng)上的溫度問題更加突出。與二維眾核系統(tǒng)相比,三維集成眾核系統(tǒng)具有以下特性:1)垂直方向的鏈路具有更高的通信帶寬;2)由于距離散熱器距離不同,系統(tǒng)每一層的功率密度不同,靠近散熱器的層散熱更快,可以調(diào)頻到更高的頻率。因此,對于通信密集型的應用,應當充分利用特性1,為其分配更多的TSV垂直鏈路,可以有效縮短任務間通信距離,減少任務間通信時間。對于計算密集型的應用,應當充分利用特性2,分配更多靠近散熱器的核,可以提高核的工作頻率,減少任務的計算時間。本文觀察到,應用具有不同的性能需求。部分應用的通信需求較大,而另一部分應用的計算需求較大�；诖�,為了應對以上挑戰(zhàn),本文進行了以下研究:1)針對核利用率常低于100%的眾核系統(tǒng),提出了一個在溫度約束下為不同資源需求的應用分配核資源的任務映射算法,以優(yōu)化系統(tǒng)吞吐量。實驗表明,與兩種現(xiàn)有的實時資源管理方法相比,本文算法可以將系統(tǒng)吞吐量提高多達50%,有效地提高了眾核系統(tǒng)運行應用的吞吐率。2)針對采用硅通孔技術(shù)的三維集成眾核系統(tǒng),本文提出了一個使用尋找最優(yōu)應用映射區(qū)域來滿足其通信或計算需求的任務映射算法。實驗表明,與兩種現(xiàn)有的針對三維集成眾核系統(tǒng)任務映射算法相比,本文提出的算法可以將應用運行時間減少48%,有效地減少了三維集成眾核系統(tǒng)運行應用的時間。3)設計并實現(xiàn)了一個任務映射可視化工具,以幫助算法設計人員進行任務映射算法的驗證、優(yōu)化和選擇。
【圖文】：

2.2.1 眾核系統(tǒng)片上網(wǎng)絡架構(gòu)圖 2-1 眾核系統(tǒng)片上網(wǎng)絡架構(gòu)模型圖2-1（a）是眾核系統(tǒng)網(wǎng)格 (Mesh) 架構(gòu)模型，其中的矩形塊表示真實芯片中的單核，核間相連的線來表示通信鏈路。片上網(wǎng)絡是指在眾核系統(tǒng)核間通信的片上通信網(wǎng)絡。每個核有自己的執(zhí)行速度和溫度，都可以跟相鄰的核進行數(shù)據(jù)交換。在該眾核系統(tǒng)模型上每個單核包含一個路由器和一個處理單元如圖2-1（b）所示，每個核的路由器跟相鄰的核都有數(shù)據(jù)交換的端口。每個單核都可以跟前后左右四個核進行數(shù)據(jù)交換，加上與自身處理單元傳輸數(shù)據(jù)的端口，一共有五個端口。三維集成眾核系統(tǒng)的片上網(wǎng)絡上的單核增加上下兩個端口，，共七個端口。2.2.2 單核最高功率模型本文定義單核的最高功率為

最高功率模型中的非零系數(shù)對應的核
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN47

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本文編號：2621329