【摘要】： 片上多核技術(shù)成為處理器發(fā)展的新方向,它需要運(yùn)行多線程應(yīng)用才能充分發(fā)揮性能。多核處理器的普及增加了并行程序的需求。傳統(tǒng)的并行程序同步控制方法基于鎖機(jī)制,存在死鎖、護(hù)航、優(yōu)先級倒置、組合性差、鎖粒度選擇困難等缺陷。為此,事務(wù)存儲被引入到并行程序設(shè)計領(lǐng)域,以克服鎖機(jī)制帶來的問題,簡化多線程并行編程。 目前,關(guān)于事務(wù)存儲的研究初見成效,許多研究機(jī)構(gòu)發(fā)布了各種算法的事務(wù)存儲系統(tǒng),一些研究人員在此基礎(chǔ)上開始嘗試構(gòu)建事務(wù)存儲編程應(yīng)用環(huán)境,事務(wù)存儲研究熱點也由事務(wù)存儲系統(tǒng)實現(xiàn)擴(kuò)展到了事務(wù)存儲編程應(yīng)用試驗。 本文介紹了部分已有的事務(wù)存儲編程環(huán)境,在現(xiàn)有一些研究成果的基礎(chǔ)上,對事務(wù)存儲編程模式與環(huán)境的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行了研究探索。本文首次對事務(wù)存儲思想在Fortran語言中的應(yīng)用做了初步嘗試,設(shè)計了一套針對Fortran語言的事務(wù)存儲并行編程接口,實現(xiàn)了一個源到源編譯器原型,構(gòu)建了一個Fortran語言事務(wù)存儲編程環(huán)境,并針對事務(wù)存儲程序性能表現(xiàn)的特點考慮了一些基本的優(yōu)化策略。為進(jìn)一步研究事務(wù)存儲,尤其是事務(wù)存儲應(yīng)用試驗提供了一個可用的環(huán)境。主要工作和創(chuàng)新包括: 1、借鑒斯坦福大學(xué)和Sun公司等一些研究機(jī)構(gòu)的研究成果,基于OpenMP指導(dǎo)命令,設(shè)計了針對Fortran語言的事務(wù)存儲編程接口。設(shè)計了Fortran事務(wù)存儲編程接口在編譯器實現(xiàn)時的源到源插樁轉(zhuǎn)換策略、事務(wù)化插樁接口、以及事務(wù)存儲運(yùn)行時庫接口。 2、基于CCRG編譯器實現(xiàn)了FortranTM環(huán)境。分析了CCRG對源程序的處理過程,實現(xiàn)了FortranTM對事務(wù)存儲API的識別和語法分析與轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)了對FortranTM源程序的事務(wù)化插樁轉(zhuǎn)換。分別基于TL2和TinySTM實現(xiàn)了FortranTM的事務(wù)存儲運(yùn)行時庫,討論了Fortran語言和C/C++事務(wù)存儲系統(tǒng)函數(shù)之間接口的實現(xiàn)。 3、結(jié)合OpenMP處理變量共享屬性的特點,在FortranTM中提出并實現(xiàn)了EXCLUDED子句,以減少事務(wù)化讀寫操作;結(jié)合OpenMP調(diào)度循環(huán)的特點,實現(xiàn)了事務(wù)化循環(huán)中可變事務(wù)長度的兩種處理策略,以優(yōu)化和調(diào)整事務(wù)化程序的性能。 4、對FortranTM的源到源轉(zhuǎn)換功能、生成可執(zhí)行程序的正確性,以及FortranTM并行性能、EXCLUDED子句與事務(wù)長度對事務(wù)化程序性能的影響進(jìn)行了驗證和測試。測試結(jié)果表明,FortranTM基本實現(xiàn)了源到源轉(zhuǎn)換功能,并能生成正確的可執(zhí)行程序;EXCLUDED子句對于減少事務(wù)化讀寫有顯著作用,不同事務(wù)長度對事務(wù)化程序性能有顯著影響。
【圖文】：

.1.3.4 事務(wù)的粒度(Transaction Granularity)務(wù)粒度是事務(wù)存儲系統(tǒng)檢測沖突時所用的基本存儲單位。最容易理象粒度(Object Granularity)，在此粒度下，是否發(fā)生沖突的判決是在行的：即使兩個事務(wù)修改的存儲單元不重合，只要它們在同一個對判斷這兩個事務(wù)沖突。更精細(xì)的粒度是字粒度(Word Granularity)和 Granularity)，字粒度以一個存儲字為檢測單位，塊粒度以存儲塊為檢儲塊包含固定數(shù)量的一組字。在這兩種粒度下，沖突檢測更精確，存儲系統(tǒng)性能的提升。.1.3.5 沖突管理(Conflict Management)務(wù)存儲系統(tǒng)必須包含沖突管理機(jī)制。它實現(xiàn)了沖突解決策略，在發(fā)那個事務(wù)在競爭中勝出。沖突管理關(guān)注于是否能夠保持程序繼續(xù)向決策略多種多樣，常見的是基于某種形式的優(yōu)先級策略和隨機(jī)延遲.1.4 事務(wù)的執(zhí)行過程和生命周期

本文的主要目標(biāo)是介紹一種將事務(wù)存儲引入 Fortran 語言的設(shè)計和實現(xiàn)方案。我們采用源到源轉(zhuǎn)換(source-to-source translation)的方式實現(xiàn)事務(wù)存儲編譯器，，基于OpenMP 指導(dǎo)命令設(shè)計實現(xiàn)事務(wù)存儲編程接口，利用公開發(fā)布的一些獨立 STM 系統(tǒng)實現(xiàn)事務(wù)存儲運(yùn)行時庫。這一系統(tǒng)我們稱之為 FortranTM。本章介紹 FortranTM系統(tǒng)的設(shè)計，包括以下幾個方面：第一節(jié)介紹 FortranTM 的整體設(shè)計框架，第二節(jié)介紹 FortranTM 面向程序員的 API 設(shè)計，第三節(jié)介紹編譯器面向事務(wù)存儲運(yùn)行時庫的接口設(shè)計，第四節(jié)總結(jié)本章內(nèi)容。3.1 基本設(shè)計框架我們借助 Sage++[45,46]實現(xiàn)源到源的轉(zhuǎn)換。Sage++是一種構(gòu)建程序轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(program transformation systems)的面向?qū)ο蠊ぞ咛准�，它提供了訪問和重構(gòu)語法樹、標(biāo)記與類型表的方法，支持 Fortran 77、Fortran 90、C 和 C++語言。研究人員可以用它來構(gòu)建并行程序編譯器、性能分析工具以及源代碼優(yōu)化工具。它對輸入端源程序的處理過程分為分析(parsing)、重構(gòu)(restructuring)和反向分析(unparsing)三個階段。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 彭林;謝倫國;張小強(qiáng);;事務(wù)存儲系統(tǒng)[J];計算機(jī)研究與發(fā)展;2009年08期

2 張鐸;唐玉華;所光;;事務(wù)存儲結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)[J];計算機(jī)與信息技術(shù);2008年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊曉奇;事務(wù)存儲編程和KD-50-I萬億次機(jī)軟件庫優(yōu)化的若干問題研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

本文編號：2589581