【摘要】： 隨著集成電路工藝的不斷改進(jìn)和計算機技術(shù)的發(fā)展,多核處理器體系結(jié)構(gòu)提供了強大的運算能力,可以極大地提高整個處理器的性能,已經(jīng)成為處理器的主流。然而,處于不同工藝下的存儲器卻相對發(fā)展緩慢,對整個計算機系統(tǒng)性能的提高帶來了制約作用。因此,如何在多核環(huán)境下提高存儲器的性能成為研究熱點,多端口存儲器就是在這樣的背景下獲得眾多研究者的關(guān)注。 多端口存儲器提供了多個端口,在多核環(huán)境下各處理器核可以利用多個端口同時訪問存儲器,使得訪存工作可以并行化,提高了存儲器帶寬。如何有效地引入多端口存儲器并對其進(jìn)行編址,解決多核訪存的沖突,是本文的出發(fā)點。 本文設(shè)計了一個二維編址的多端口存儲器,采用二維編址方式,地址可以在X軸和Y軸兩個方向變化。存儲器提供多個端口,使多個處理器核可以通過多個端口并行地訪存。 二維多端口存儲器的每一維度采用線性存儲編址,多個核通過不同的數(shù)據(jù)端口同時訪問該存儲器時,會出現(xiàn)物理地址沖突的問題。本文提出了二維多端口存儲器分塊策略以及動態(tài)分塊策略,并根據(jù)分塊策略,設(shè)計了相應(yīng)的地址轉(zhuǎn)換電路。 本文在Xilinx Virtex4 ML403開發(fā)板上實現(xiàn)了該設(shè)計,并且通過自己編寫多核并發(fā)程序?qū)Σ煌瑓^(qū)塊的內(nèi)存進(jìn)行存儲測試。測試表明,在相同任務(wù)負(fù)載的情況下,系統(tǒng)消耗時鐘數(shù)平均減少58.33%,內(nèi)存沖突數(shù)平均減少55.28%。 綜上所述,本文提出的二維多端口存儲器結(jié)合了二維編址技術(shù)和多端口技術(shù)的優(yōu)點,方便了訪存操作,充分利用了二維存儲器訪問的靈活性,且根據(jù)多核運行環(huán)境的提出了分塊策略以優(yōu)化性能,最終縮小了多核處理器與存儲器之間的速度差距,提升了系統(tǒng)性能。
【圖文】：

4個處理器核訪Ib1的存儲區(qū)域分別為:Cl為(3，8)~(4，10)，CZ為(4，7)~(5，10)，C3為(5，7)~(6，10)，C4為(6，7)~(7，15)。顯然，這些訪問的存儲區(qū)域存在重疊，如圖5.1所示，Cl與CZ都將訪問區(qū)域(4，7)~(4，10)，CZ與C3都將訪問區(qū)域(5，7)~(5，10)，而C3與C4都將訪l’a]區(qū)域(6

同理，dat汕應(yīng)與datain3之間發(fā)生沖突，，最終只有處理器核CZ完成對內(nèi)存區(qū)域(5，7)~(5，10)的寫操作，dat成n3與datain4之間發(fā)生沖突，只有處理器核C3完成對內(nèi)存區(qū)域(6，7)~(6，10)的寫操作，如圖5.2所示。口口口口口口口叼侄手習(xí):扛 扛口口口口口口門門曰曰曰曰日日口口日日 ]]]]]口口口口匕件經(jīng)N::三 三口口口口口口門門門門口口口口口口口口 ]]]]]門門門門仍住州;注 注閱閱口口門門門門門門門門門門口口曰曰門門門門門門門卜件封俐安 安日日門門門門曰曰門門門門門門曰曰門門門門門口口門門「心住劫訓(xùn) :::::口口門門門門門門門門門門門門日日門門門門門門門門門環(huán)識本日喇 喇口口口口口口門門門門門門門門口口口口門門門門門門門卜少識尸仁李卜卜團團口口門門門門門門門門門門門門門門 ]]]]]門門門門沁戶杯乍日沼 沼口口口口口口門門門門門門門門門門門門門門門口口門門l乙乍斗不 不口口口口口口門門門門門門門門口口口口門門門口口日日化準(zhǔn)鄉(xiāng)備 備口口口口門門門門門門門門門門口口口口 ]]]]]口口口口卜歡當(dāng)次 次曰曰口口口口口口口口口口口口口口口口 ]]]]]口口口口陌勝索心 心口口口口口口口口口口口口口口口口口口 ]]]]]口口口口風(fēng)蛛眾 眾門門口口 ]]]口口口口口口口口口口口口 ]]]]]曰曰門門夕勝宋心 心門門門門門門曰曰門門門門口口口口口口口口口口口口口匕宋球心 心口口口口 ]]]口口口口口口 ]]]口口口口 ]]]]]口口口口匕體到心心 心口口口口口口口口 ]]]]]]]]]口口口口據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)突閑據(jù)的的的的cl數(shù)C2數(shù)C3數(shù)C4數(shù)空盆沖 01234567891011理玲14巧圖5.2程序執(zhí)行過程中發(fā)生寫寫沖突
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TP332

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本文編號：2623676