【摘要】：隨著對(duì)處理器主頻以及設(shè)計(jì)復(fù)雜度的進(jìn)一步要求,單核處理器作為計(jì)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(fù)雜應(yīng)用的需求,處理器的設(shè)計(jì)引入了新的架構(gòu)——CMP (Chip on MultiProcessor)。CMP多核技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今處理器的主流應(yīng)用,因此通過將CMP集群化的方式來構(gòu)建遠(yuǎn)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(duì)滯后,因而導(dǎo)致多核架構(gòu)的性能優(yōu)勢(shì)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(yàn),進(jìn)行對(duì)比、分析以及修正。本文針對(duì)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(shí)。介紹了多核處理器硬件相關(guān)的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù),包括同時(shí)多線程(Simultaneous MultiThreading, SMT)、對(duì)稱多處理器(Symmetrical Multi-Processing)和片上多處理器(Chip-on-MultiProcessor, CMP),詳細(xì)介紹了CMP多核技術(shù)在體系結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)以及CMP相對(duì)單核處理器的優(yōu)勢(shì)所在。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證單機(jī)下多核處理器的性能提升與SMP系統(tǒng)相比更具有優(yōu)勢(shì)。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(diǎn),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(xì)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(gè)基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了這個(gè)模型的實(shí)現(xiàn)機(jī)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(yàn)進(jìn)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(gè)實(shí)際的應(yīng)用問題并行壓縮算法——EZW,并詳細(xì)介紹了并行應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)過程和實(shí)驗(yàn)比較,以及實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安裝配置等。通過對(duì)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(duì)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(yīng)用。不論是對(duì)于大規(guī)模的科研應(yīng)用還是大型的企業(yè)級(jí)服務(wù)器,多核集群系統(tǒng)都已經(jīng)成為性價(jià)比最高的解決方案,針對(duì)這方面的研究也是層出不窮,本文最后對(duì)基于CMP集群的編程模型進(jìn)行了展望,并對(duì)下一步要進(jìn)行的工作做了描述,充分發(fā)揮編程模型的并行應(yīng)用。
【圖文】：

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OPenMP是面向共享存儲(chǔ)的，在內(nèi)存中存有所需數(shù)據(jù)，在程序設(shè)計(jì)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(jī)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(duì)串行程序中的循環(huán)過程進(jìn)行并行化，由線程組執(zhí)行費(fèi)時(shí)較多的部分，在循
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP338.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2677613