發(fā)布時(shí)間：2020-05-17 09:02

【摘要】：隨著集成電路工藝的不斷發(fā)展,單核處理器的性能已經(jīng)得到了巨大的提升,然而如果要進(jìn)一步提升其性能,將無(wú)法避免的會(huì)遇到處理器與外部存儲(chǔ)器速率不匹配、指令級(jí)并行機(jī)制以及功耗等方面的問(wèn)題。為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題,片上多核處理器作為一種有效的解決方案,受到了廣泛的關(guān)注。片上多核處理器,包括采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的片上網(wǎng)絡(luò),由于其具有高計(jì)算能力、高并行性以及低功耗等多方面的優(yōu)點(diǎn),在諸如無(wú)線通信、視頻/圖像處理以及云計(jì)算等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,其相關(guān)研究也是該研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。雖然片上多核處理器相關(guān)研究在過(guò)去幾年間得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,但是一些研究方向的滯后仍然制約著其實(shí)用化的進(jìn)程,其中一個(gè)方向就是片上多核處理器的任務(wù)調(diào)度算法研究。任務(wù)調(diào)度是對(duì)任務(wù)從時(shí)間及空間兩個(gè)維度進(jìn)行計(jì)算資源分配的過(guò)程,好的任務(wù)調(diào)度算法與對(duì)提高片上多核系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。本學(xué)位論文在廣泛研究現(xiàn)有片上多核調(diào)度算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)創(chuàng)新,分別對(duì)基于實(shí)時(shí)任務(wù)集的調(diào)度算法以及基有向無(wú)環(huán)圖(DAG)的任務(wù)集調(diào)度算法進(jìn)行研究,具體貢獻(xiàn)如下:1.在對(duì)片上多核處理器實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度進(jìn)行的研究中,對(duì)遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法及模擬退火算法三種應(yīng)用廣泛的啟發(fā)式任務(wù)調(diào)度算法進(jìn)行性能對(duì)比仿真。對(duì)其中性能較好的粒子群優(yōu)化算法做出改進(jìn),提出了基于負(fù)載均衡的最小位置值(LB-SPV)算法以及混合粒子群優(yōu)化算法(Hybrid PSO)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法在改善處理器任務(wù)均衡的同時(shí)整體提升了調(diào)度的性能。2.在對(duì)DAG任務(wù)集在片上網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行研究中,我們根據(jù)片上網(wǎng)絡(luò)中任務(wù)調(diào)度的特點(diǎn),提出了一種片上網(wǎng)絡(luò)低功耗調(diào)度算法(EES-MPNoC)。該算法以片上網(wǎng)絡(luò)中難以精確控制的調(diào)度時(shí)長(zhǎng)為第一約束,在實(shí)現(xiàn)最小調(diào)度時(shí)長(zhǎng)調(diào)度的同時(shí),使用最小路由跳數(shù)調(diào)度以及基于計(jì)算性時(shí)間松弛量的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)控技術(shù),同時(shí)對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)路由功耗以及處理器功耗進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明,我們所提出的EES-MPNoC算法與Level-By-Level多核調(diào)度算法相比,犧牲一定處理器功耗優(yōu)化的情況下可以減少3%的調(diào)度時(shí)長(zhǎng)及11%的路由功耗。3.在使用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法進(jìn)行片上多核處理器實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度方案效率評(píng)估的研究中,我們從調(diào)度問(wèn)題中提取出三種通用性能指標(biāo)建立了數(shù)據(jù)包絡(luò)分析決策單元模型,并在其基礎(chǔ)上提出了一種基于BCC超效率的調(diào)度方案效率分析方法,并將其應(yīng)用于遺傳算法,提出了一種優(yōu)化調(diào)度方案效率的DEA-GA調(diào)度算法。通過(guò)與幾種全局指標(biāo)遺傳調(diào)度算法進(jìn)行對(duì)比仿真,證明我們所提出的DEA-GA算法所得到的調(diào)度方案效率總是高于其它幾種調(diào)度算法。4.在使用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法進(jìn)行片上網(wǎng)絡(luò)DAG任務(wù)調(diào)度方案效率評(píng)估的研究中,我們首先建立片上網(wǎng)絡(luò)DAG任務(wù)調(diào)度方案的決策單元模型,并采用FDH模型對(duì)調(diào)度方案進(jìn)行性能評(píng)估。之后提出了一種基于同級(jí)評(píng)估的FDH交叉效率,并使用該交叉效率對(duì)調(diào)度方案進(jìn)行效率評(píng)估。最后將FDH交叉效率應(yīng)用與與遺傳算法,提出了一種針對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)DAG任務(wù)調(diào)度的CrosFDH-GA調(diào)度算法,并通過(guò)與四種全局評(píng)價(jià)遺傳調(diào)度算法進(jìn)行的對(duì)比仿真證明了我們所提出算法的有效性。
【圖文】：

普通DVS與CST-DVS的對(duì)比：（a）普通DVS；（b）CST-DVS

普通DVS與CST-DVS的對(duì)比：（a）普通DVS；（b）CST-DVS
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP332;TP301.6

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張洋;;虞志益:引領(lǐng)多核處理器創(chuàng)新之路[J];中國(guó)發(fā)明與專利;2013年01期

2 羽路;;多核處理器悄然崛起[J];集成電路應(yīng)用;2005年05期

3 ;多核處理器強(qiáng)調(diào)多任務(wù)并行處理[J];每周電腦報(bào);2006年35期

4 馮磊;;多核處理器的數(shù)量裸奔[J];信息系統(tǒng)工程;2006年11期

5 張浩;蘭峰;;多核處理器基本原理及其在汽車領(lǐng)域中應(yīng)用的展望[J];汽車科技;2007年03期

6 何軍;王飆;;多核處理器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J];計(jì)算機(jī)工程;2007年16期

7 肖紅;;基于多核處理器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的幾個(gè)問(wèn)題[J];廣東廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào);2007年04期

8 張健浪;;三大于二,多核CPU之田忌賽馬[J];新電腦;2008年06期

9 都思丹;;前言:嵌入式多核處理器系統(tǒng)及視頻信號(hào)處理技術(shù)研究進(jìn)展[J];南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年01期

10 黃國(guó)睿;張平;魏廣博;;多核處理器的關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2009年10期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 郭建軍;戴葵;王志英;;一種多核處理器存儲(chǔ)層次性能評(píng)估模型[A];第八屆全國(guó)信息隱藏與多媒體安全學(xué)術(shù)大會(huì)湖南省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

2 彭林;張小強(qiáng);劉德峰;謝倫國(guó);田祖?zhèn)?;一種挖掘多核處理器存儲(chǔ)級(jí)并行的算法[A];第15屆全國(guó)信息存儲(chǔ)技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

3 劉杰;馬彥;葉維;高劍剛;;多核處理器存儲(chǔ)體系分析[A];第十五屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會(huì)暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（A輯）[C];2011年

4 潘送軍;胡瑜;李曉維;;多核處理器瞬態(tài)故障敏感性分析[A];第五屆中國(guó)測(cè)試學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

5 萬(wàn)志濤;章恒;張若淵;;基于多核處理器的深度包檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2009年年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2009年

6 方娟;張紅波;;多核處理器預(yù)取策略的研究[A];2010年全國(guó)開(kāi)放式分布與并行計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

7 何軍;王飆;;通用多核處理器發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)研究[A];第十五屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會(huì)暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（A輯）[C];2011年

8 桂亞?wèn)|;;高效能計(jì)算機(jī)技術(shù)展望[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

9 萬(wàn)志濤;;基于多核處理器的面向時(shí)延敏感服務(wù)的云基礎(chǔ)架構(gòu)[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2011年年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2011年

10 陳遠(yuǎn)知;;多核處理器的里程碑——TILE64[A];全國(guó)第三屆信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)專刊[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 曹繼軍 顏維琦;我國(guó)多核處理器研究實(shí)現(xiàn)新突破[N];光明日?qǐng)?bào);2012年

2 慶廣;多核處理器助力無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)拓展[N];中國(guó)電子報(bào);2009年

3 北京大學(xué)計(jì)算語(yǔ)言所副所長(zhǎng) 詹衛(wèi)東;多核服務(wù)器：計(jì)算優(yōu)勢(shì)更上層樓[N];計(jì)算機(jī)世界;2005年

4 北京大學(xué)計(jì)算語(yǔ)言所副所長(zhǎng) 詹衛(wèi)東;雙/多核服務(wù)器 計(jì)算優(yōu)勢(shì)更上層樓[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2005年

5 江南計(jì)算技術(shù)研究所 何正未;軟件滯后制約多核應(yīng)用[N];計(jì)算機(jī)世界;2006年

6 李梅　編譯;多核處理器新年井噴[N];計(jì)算機(jī)世界;2007年

7 英特爾產(chǎn)品與平臺(tái)市場(chǎng)部門(mén)數(shù)字家庭市場(chǎng)經(jīng)理 莊淳杰;多核將大行其道[N];計(jì)算機(jī)世界;2007年

8 本報(bào)記者 陳斌;多核處理器的未來(lái)路徑[N];計(jì)算機(jī)世界;2008年

9 王悅承;Oracle改變多核定價(jià)模式[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2006年

10 ;多核：技術(shù)無(wú)懸念應(yīng)用待拓展[N];計(jì)算機(jī)世界;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 柴松;片上多核處理器的調(diào)度算法研究[D];電子科技大學(xué);2014年

2 王淼;面向多核處理器的并行編譯及優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

3 魏海濤;面向多核處理器的數(shù)據(jù)流程序編譯關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2010年

4 呂海;多核處理器芯片計(jì)算平臺(tái)中并行程序性能優(yōu)化的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

5 李建華;片上多核處理器緩存子系統(tǒng)優(yōu)化的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

6 杜建軍;共享高速緩存多核處理器的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2011年

7 陳銳忠;非對(duì)稱多核處理器的若干調(diào)度問(wèn)題研究[D];華南理工大學(xué);2013年

8 鄧林;單芯片多核處理器存儲(chǔ)優(yōu)化技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

9 呂正;多核處理器存儲(chǔ)系統(tǒng)的驗(yàn)證方法研究[D];西北大學(xué);2013年

10 張宇昂;三維多核處理器存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 秦培斌;基于多核路由器的加密卡驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西南交通大學(xué);2015年

2 張請(qǐng);多核處理器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 陳帥軍;基于國(guó)產(chǎn)多核處理器核級(jí)冗余靜態(tài)綁定和動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 羅成;基于多核處理器的高速數(shù)碼印花機(jī)數(shù)據(jù)傳輸處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2015年

5 宦維祥;基于眾核的多租戶網(wǎng)絡(luò)出訪問(wèn)控制的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

6 楊杭軍;基于多核處理器的視頻編解碼并行算法研究[D];南京大學(xué);2013年

7 吳熙;JPEG壓縮編碼在嵌入式多核處理器上的優(yōu)化技術(shù)研究[D];武漢紡織大學(xué);2015年

8 王宗炎;基于OVP的多核處理器系統(tǒng)級(jí)建模與評(píng)估[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

9 范少華;多核處理器映射關(guān)鍵技術(shù)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

10 裘凱;多核處理器映射關(guān)鍵技術(shù)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：2668268