【摘要】：隨著信息時代的發(fā)展，計算機處理器處理的信息量日漸增大，其數(shù)據處理能力要求越來越高，傳統(tǒng)的微處理器體系結構已經逐漸無法有效的適應大信息量的高效處理，從傳統(tǒng)的指令級并行發(fā)展到線程級并行，成為提高處理器性能的一個趨勢。多線程的探索研究中，單指令多線程（SIMT）技術成為業(yè)界高度關注的體系結構之一，其中以SIMT技術為基礎的圖像處理器（GPU）最為所知，，其多線程調度技術經過多年在多媒體領域的發(fā)展已經充分適應數(shù)據密集型應用程序的特性。 現(xiàn)有的針對SIMT技術的研究都是基于完整的GPU體系結構，尚且缺乏將SIMT調度模型獨立于GPU的單獨研究。本文分析GPU中的SIMT調度技術，將SIMT調度模型從GPU中提取出來，為SIMT調度技術的研究和該技術的應用發(fā)展奠定基礎。本文對SIMT調度模型進行了詳細測試分析，發(fā)現(xiàn)線程的組織管理對SIMT調度模型性能有較大影響，同時SIMT調度技術對使用者要求很高，要求該技術的研究人員有較高的軟硬件水平，在其上編寫的負載必須充分匹配SIMT硬件特性，同時對SIMT調度體系結構的改動必須充分適應其上運行的負載特性，不同的負載特性對SIMT硬件結構的要求會有較大差異。 通過對SIMT調度模型的分析，本文發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有SIMT調度技術中單一線程的執(zhí)行能力低下，必須依靠大量線程隱藏其單線程性能低下的劣勢，對線程數(shù)目的依賴性強，是該技術發(fā)展亟待解決的問題。本文通過研究不同的計算機體系結構，發(fā)現(xiàn)一種創(chuàng)新性的顯示數(shù)據圖執(zhí)行（EDGE）體系結構的特性同SIMT調度技術的特性有相似之處，在EDGE中實現(xiàn)SIMT調度技術既可以發(fā)掘出EDGE中潛在的多線程特征，又可以利用EDGE中高效的單線程執(zhí)行能力彌補SIMT調度技術中存在的單線程執(zhí)行性能低下的劣勢，優(yōu)化SIMT調度技術。本文在實驗室自行開發(fā)的M5-EDGE模擬器上實現(xiàn)SIMT調度功能，并通過一系列測試程序驗證實現(xiàn)SIMT調度功能的M5-EDGE模擬器的功能正確性，同時分析了SIMT調度技術在M5-EDGE模擬器上實現(xiàn)后的性能，發(fā)現(xiàn)EDGE分布式結構中單一線程的甚塊并行性同SIMT調度技術中的多線程并行性可以良好的結合，充分發(fā)揮了EDGE和SIMT兩種體系結構的優(yōu)勢。
文內圖片：
圖片說明： 單一線程在 SIMT 調度執(zhí)行技術中執(zhí)行內部的并行性并沒有開發(fā)出來，致使擁有少量線程何在保留 SIMT 調度執(zhí)行優(yōu)勢的同時提升內部單一IMT 調度執(zhí)行技術的其中一個重要研究方向。EDGE（tion）體系結構[9,10,11]的出現(xiàn)使上述問題的解決成為了DGE 體系結構中實現(xiàn) SIMT 調度執(zhí)行的功能，將 GP型同 EDGE 體系結構結合，彼此互補優(yōu)化，既發(fā)掘性又彌補了 SIMT 調度執(zhí)行時單線程性能低下的缺中 SIMT 調度執(zhí)行技術原理 的 Fermi 結構是 GPU 的一個典型代表[12]，見圖 1-1處理器，每組流多處理器的特殊結構決定了 GPU 計算器中有 32 個計算內核，每個核都可以執(zhí)行一個線程可以同步執(zhí)行 32 個線程，16 組流多處理器便可以可見其并行計算強度很大。
文內圖片：
圖片說明： T 調度機制的高效實現(xiàn)。一個 SIMT 調度過程分為軟其中硬件調度過程的 warp 調度是該結構并行執(zhí)行高算時，不是以線程為單位取指，而是以一組線程組p 為單位進行取指運算，如圖 1-2 所示[13]，warp 的調配相關性盡量小一組線程，如果一個 warp 與另一個 warp 要等候另一個 warp 執(zhí)行結果，則該 warp 可暫一個不相關的 warp 越過該 warp 去執(zhí)行，這樣在該 w理器并沒有空閑，等于隱藏了線程執(zhí)行的延時時間，零。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP332

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 潘穎;張文孝;;基于多agent的離散制造業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)框架研究[J];計算機應用研究;2009年01期

2 王敬治;計算系統(tǒng)體系結構的發(fā)展趨勢[J];計算機工程與應用;1979年08期

3 李金良;日本正準備制造數(shù)據流計算機[J];計算機工程與設計;1983年04期

4 惠毓明;;CONVEX C-1小巨型計算機的體系結構[J];計算機研究與發(fā)展;1988年12期

5 郭仲偉，張燕云，肖田元;計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的體系結構、模型與方法[J];管理科學學報;1994年01期

6 倪鵬云;對開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI有關重要概念的分析[J];計算機工程與科學;1994年04期

7 江芳澤,李昕;現(xiàn)場總線體系結構的研究[J];自動化儀表;1996年03期

8 尚明，李晶;Internet網絡體系結構及其應用資源[J];術語標準化與信息技術;1996年03期

9 Markus Levy;;微機體系結構主宰芯片集的特性[J];電子設計技術;1997年05期

10 王晨;;Bay副總裁“泄密” 交換路由集一芯片[J];每周電腦報;1997年35期

相關會議論文 前10條

1 王宇;程小輝;;基于移動agent虛擬儀器系統(tǒng)體系結構研究[A];第三屆全國虛擬儀器大會論文集[C];2008年

2 徐海;韓宇;孫永兵;韋水生;鄧慶緒;于戈;;基于軟硬件聯(lián)合設計的嵌入式實時數(shù)據庫體系結構[A];第二十二屆中國數(shù)據庫學術會議論文集（技術報告篇）[C];2005年

3 蕭蘊詩;武廣;徐立鴻;;復雜信息系統(tǒng)集成方法及其在智能建筑中的應用研究[A];1998中國控制與決策學術年會論文集[C];1998年

4 魏定國;;試論企業(yè)級數(shù)據傳輸體系結構[A];1998中國控制與決策學術年會論文集[C];1998年

5 董永貴;董恩生;賈惠波;;生物啟發(fā)儀器的體系結構及實現(xiàn)技術[A];第二屆全國信息獲取與處理學術會議論文集[C];2004年

6 苗宇;程蔭杭;張超;;室外自主輪式移動機器人的發(fā)展及關鍵技術[A];可持續(xù)發(fā)展的中國交通——2005全國博士生學術論壇（交通運輸工程學科）論文集（下冊）[C];2005年

7 劉仲英;胡衍強;胡斌;;物流公共信息平臺的體系結構研究[A];第11屆海峽兩岸信息管理發(fā)展策略研討會論文集[C];2005年

8 李勁;;綜合射頻傳感器的開放式系統(tǒng)結構[A];中國雷達行業(yè)協(xié)會航空電子分會暨四川省電子學會航空航天專委會學術交流會論文集[C];2005年

9 王瑜;孟濤;相敬林;夏靖波;;一種應用于Ad hoc網絡管理的分簇算法[A];2005中國控制與決策學術年會論文集（下）[C];2005年

10 蔡京平;賈云得;;星球探測機器人分布式計算系統(tǒng)體系結構研究[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第一屆學術會議論文集[C];2005年

相關重要報紙文章 前10條

1 四川 陳路;淺談網格的典型體系結構[N];電子報;2008年

2 ;電聯(lián)關注面向用戶基于業(yè)務的體系結構[N];人民郵電;2001年

3 安燁;企業(yè)門戶的特點及體系結構[N];網絡世界;2001年

4 ;詮釋智能理念 奠基存儲未來[N];計算機世界;2003年

5 劉鈍;我國研究成果對新一代互聯(lián)網體系結構產生重大影響[N];大眾科技報;2007年

6 ;思科演示IP網絡體系結構[N];中國電子報;2000年

7 ;新磚瓦精裝新數(shù)據中心[N];網絡世界;2006年

8 彭芳;更新ASIC體系結構[N];中國計算機報;2001年

9 李貴林;瑞星：網絡殺毒取決于體系結構[N];計算機世界;2002年

10 憨墨;構畫20世紀出版學的體系結構[N];中華讀書報;2005年

相關博士學位論文 前10條

1 陳鋼;眾核GPU體系結構相關技術研究[D];復旦大學;2011年

2 王醒策;基于強化學習和群集智能方法的多機器人協(xié)作協(xié)調研究[D];哈爾濱工程大學;2005年

3 李治軍;美韓同盟與東亞安全：一種結構主義理論的分析[D];復旦大學;2008年

4 楊建宇;基于組件的分布式地理信息服務研究[D];中國科學院研究生院（遙感應用研究所）;2005年

5 董艇艦;基于開放結構數(shù)控系統(tǒng)引導型二次開發(fā)仿真平臺構建研究[D];天津大學;2005年

6 孟憲松;多水下機器人系統(tǒng)合作與協(xié)調技術研究[D];哈爾濱工程大學;2006年

7 耿文莉;中國林產工業(yè)企業(yè)管理信息化問題研究[D];東北林業(yè)大學;2007年

8 夏緒輝;逆向供應鏈的體系結構及其物流關鍵技術研究[D];重慶大學;2003年

9 林川;基于立體跨層體系結構無線傳感器網絡的能量問題研究[D];武漢大學;2007年

10 嚴勇杰;多機器人系統(tǒng)協(xié)調與控制研究[D];哈爾濱工程大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 徐元旭;SIMT線程調度模型分析及優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

2 常武;三層分布式PACS體系結構的研究與實現(xiàn)[D];北京工業(yè)大學;2001年

3 王征;現(xiàn)場總線通信技術的研究與實現(xiàn)[D];大慶石油學院;2004年

4 屈紅軍;基于網關安全平臺的虛擬線程體系結構[D];華中科技大學;2004年

5 白玉;基于供應鏈的采購管理系統(tǒng)研究[D];河北工業(yè)大學;2005年

6 朱健松;一種基于RISC及DSP雙內核集成芯片系統(tǒng)的研究[D];廣東工業(yè)大學;2005年

7 徐德宏;全集成的石化儲運計量監(jiān)控與管理系統(tǒng)研究[D];南京理工大學;2005年

8 李艷;論國際貿易理論的體系與發(fā)展[D];黑龍江大學;2005年

9 林森;大規(guī)模定制制造企業(yè)的產品平臺擴展策略及優(yōu)化分析[D];重慶大學;2005年

10 盧松杰;基于Internet的車輛監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D];中國人民解放軍信息工程大學;2005年

本文編號：2513583