【摘要】：阿姆達爾定律已經(jīng)成為了并行計算性能模型中最為重要的定理之一,它簡明清晰地論述了多核體系所帶來的性能提升,以及在并行環(huán)境下應(yīng)用程序的性能瓶頸所在,影響了后續(xù)一系列計算機理論的發(fā)展。 并行理論一般基于對稱多核體系進行研究,即所有的核都擁有同樣的運算能力。但根據(jù)阿姆達爾定律的推導(dǎo),此體系的并行任務(wù)性能最終會受限于串行部分所占的比例。為了尋求突破這瓶頸的方法,處理器領(lǐng)域中出現(xiàn)了非對稱多核體系的新研究方向。但從對稱架構(gòu)轉(zhuǎn)到非對稱架構(gòu)時,應(yīng)該如何設(shè)計使得非對稱架構(gòu)的效果最佳,卻缺少一定的理論分析、指導(dǎo)和實驗。 本文基于非對稱多核體系架構(gòu),提出了一種將任務(wù)的串并行比例、底層核的具體配置等因素加入阿姆達爾定律的建模方法,通過量化兩架構(gòu)各自核的性能,分析架構(gòu)之間的性能差異,進一步肯定了非對稱體系的任務(wù)加速比優(yōu)勢。該理論模型同時發(fā)現(xiàn)當對稱架構(gòu)轉(zhuǎn)化為非對稱架構(gòu)之時,應(yīng)符合一定的設(shè)計轉(zhuǎn)換原則才能最優(yōu)化整個系統(tǒng)。模型在綜合考慮加速比性能、硬件平臺轉(zhuǎn)換的開銷以及上層任務(wù)串并行比例后,給出了架構(gòu)轉(zhuǎn)換的指導(dǎo)思想。 本文的實驗平臺是multi2sim多核模擬器,通過修改源代碼后使其支持了非對稱多核的體系架構(gòu),并在該實驗環(huán)境下運行相關(guān)的基準程序,驗證了理論模型的部分結(jié)論,為后續(xù)的非對稱架構(gòu)發(fā)展和研究打下基礎(chǔ)。
[Abstract]:Amdal's law has become one of the most important theorems in parallel computing performance models. It gives a concise and clear description of the performance improvements brought about by multicore systems and the performance bottlenecks of applications in parallel environments. It affects the development of a series of computer theories. Parallel theory is generally based on symmetric multicore systems, that is, all cores have the same computing power. But according to Amdal's law, the parallel task performance of this system will be limited by the proportion of serial part. In order to find a way to break through this bottleneck, a new research direction of asymmetric multicore system appears in processor field. However, when moving from symmetric architecture to asymmetric architecture, how to design the asymmetric architecture to make the optimal effect, but the lack of theoretical analysis, guidance and experiment. Based on the asymmetric multicore architecture, this paper proposes a modeling method that adds the factors such as the parallel ratio of tasks and the specific configuration of the underlying core to the Amdal law, and quantifies the performance of the respective cores of the two architectures. By analyzing the performance differences between architectures, the task speedup advantage of asymmetric systems is further affirmed. At the same time, it is found that when the symmetric architecture is transformed into an asymmetric architecture, the system can be optimized according to a certain design transformation principle. After considering the speedup performance, the overhead of the hardware platform transformation and the parallel ratio of the upper task string, the model gives the guiding idea of the architecture transformation. The experimental platform of this paper is multi2sim multi-core simulator. By modifying the source code, it supports the architecture of asymmetric multicore, and runs the related benchmark program in this experimental environment, which verifies some conclusions of the theoretical model. Lay the foundation for the further development and research of asymmetric architecture.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP338.6

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本文編號：2165974