【摘要】：隨著對處理器主頻以及設計復雜度的進一步要求,單核處理器作為計算和控制的核心已經(jīng)不能滿足處理器的快速發(fā)展。為了滿足復雜應用的需求,處理器的設計引入了新的架構(gòu)——CMP (Chip on MultiProcessor)。CMP多核技術(shù)已經(jīng)成為當今處理器的主流應用,因此通過將CMP集群化的方式來構(gòu)建遠勝于單一處理器架構(gòu)的并行系統(tǒng)的研究也得到很大的發(fā)展。CMP集群系統(tǒng)的各方面性能雖有所提高,但是適用于這種集群架構(gòu)的并行編程模型的研究卻相對滯后,因而導致多核架構(gòu)的性能優(yōu)勢未能充分體現(xiàn)。為了找到一種適合于多核集群系統(tǒng)的編程模型,往往要做大量試驗,進行對比、分析以及修正。本文針對這一問題,做了如下研究工作： 首先簡要介紹多核技術(shù)的發(fā)展及并行編程模型的研究等基本理論知識。介紹了多核處理器硬件相關(guān)的主要實現(xiàn)技術(shù),包括同時多線程(Simultaneous MultiThreading, SMT)、對稱多處理器(Symmetrical Multi-Processing)和片上多處理器(Chip-on-MultiProcessor, CMP),詳細介紹了CMP多核技術(shù)在體系結(jié)構(gòu)方面的知識以及CMP相對單核處理器的優(yōu)勢所在。通過實驗驗證單機下多核處理器的性能提升與SMP系統(tǒng)相比更具有優(yōu)勢。還介紹了幾種常見的并行編程模型的使用范圍和優(yōu)缺點,并通過比較選擇出最適合多核集群系統(tǒng)的模型。 其次以TBBMPI為主要模型詳細描述了適用于CMP集群的并行編程模型,它更加貼近于多核集群體系結(jié)構(gòu),具有更好的性能體現(xiàn)。在這個基礎(chǔ)上,重點研究了這個模型的實現(xiàn)機制,并行化粒度,線程數(shù)的確定,以及如何優(yōu)化編程措施等。通過試驗進行性能分析比較,得出在一定條件下,TBBMPI編程模型是最適合于CMP集群的選擇。 最后描述了一個實際的應用問題并行壓縮算法——EZW,并詳細介紹了并行應用實現(xiàn)的設計過程和實驗比較,以及實驗環(huán)境的安裝配置等。通過對結(jié)果的分析,能充分展示上述研究工作的有效性,體現(xiàn)了新型編程模型對性能的提高。 多核體系架構(gòu)的出現(xiàn)促成了多核集群的應用。不論是對于大規(guī)模的科研應用還是大型的企業(yè)級服務器,多核集群系統(tǒng)都已經(jīng)成為性價比最高的解決方案,針對這方面的研究也是層出不窮,本文最后對基于CMP集群的編程模型進行了展望,并對下一步要進行的工作做了描述,充分發(fā)揮編程模型的并行應用。
【圖文】：

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OPenMP是面向共享存儲的，在內(nèi)存中存有所需數(shù)據(jù)，在程序設計中不用考慮數(shù)據(jù)的問題，因此使用OpenMP開發(fā)并行程序具有很好的可操作性。主要通過forkjoin并行編程方式。如圖3一2所示:一主線程執(zhí)行}fork派生線程行域并區(qū)執(zhí)行Join操作圖3一 2fork一Join并行機制將串行程序通過fork一oin方式來改寫成并行程序也就是用增量化的方式開發(fā)OpellMP程序，主要是對串行程序中的循環(huán)過程進行并行化，由線程組執(zhí)行費時較多的部分，在循
【學位授予單位】：曲阜師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP338.6

【參考文獻】

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本文編號：2677613