【摘要】： 為了應(yīng)對日益復(fù)雜的應(yīng)用,處理器芯片的設(shè)計現(xiàn)在已經(jīng)基本達(dá)成一個共識:將來一個芯片內(nèi)會集成多個甚至成百上千個處理器。盡管現(xiàn)在已經(jīng)有多核處理器的產(chǎn)品,但是從體系結(jié)構(gòu)到軟件開發(fā)方面還存在很多問題。而在眾多問題中,低功耗和熱優(yōu)化(Thermal Management)設(shè)計已經(jīng)成為微處理研究中的核心問題,片上多處理器(CMP)的多核結(jié)構(gòu)決定了其相關(guān)的功耗研究是一個至關(guān)重要的課題。低功耗設(shè)計是一個多層次問題,需要同時在操作系統(tǒng)級,算法級,結(jié)構(gòu)級,電路級等多個層次上進(jìn)行研究,每個層次的低功耗設(shè)計方法的效果不同,抽象層次越高,功耗和溫度降低的效果越明顯。 想要對功耗進(jìn)行深入的研究,對其特性在軟件上進(jìn)行模擬是一個很好的切入點。本文基于單核處理器模擬器SimpleScalar及其上的功耗模型Wattch,實現(xiàn)了一個能進(jìn)行詳細(xì)的性能和功耗分析的同構(gòu)多核模擬器。 我們針對功耗模型計算量比較大這個問題進(jìn)行了有趣的嘗試,最后提出一種解決方案,可以根據(jù)不同的需求在模擬器速度和具體程度上進(jìn)行折中。 全部程序在Linux上實現(xiàn),由于使用了SystemC作為處理器核的外殼,因此改變處理器數(shù)目變得很容易。我們在這個平臺上進(jìn)行了大量有效的測試,比較功耗模型的效率。我們還把JPEG解壓程序進(jìn)行任務(wù)劃分移植到雙核系統(tǒng)上去。 實驗證明,本文設(shè)計的有功耗和性能分析的多核模擬器是一個良好的研究平臺,可以用于體系結(jié)構(gòu),應(yīng)用程序并行化等研究。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TP337
【圖文】：

服務(wù)器群為代表的計算破功耗限制已經(jīng)逐步成日益復(fù)雜的應(yīng)用，處理內(nèi)會集成多個甚至成百趨勢下要突破功耗限制造成功耗增加以外，我能的深層次因素。從 9進(jìn)工藝更是達(dá)到了 45流同樣的數(shù)量級。顯然硅基芯片工藝中漏電流熱點，該處的漏電流也管理來控制這種顯現(xiàn)，核處理器運行時的各個其他部件，是該處理器

多核處理器的發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)芯片上集成的多個微處理器核心是否相同，CMP可分為同構(gòu)CMP和P。同構(gòu)CMP大多數(shù)由通用的處理器組成，多個處理器執(zhí)行相同或者類似的任構(gòu)CMP除含有通用處理器作為控制、通用計算之外，大多集成DSP、ASIC理器、VLIW處理器等針對特定的應(yīng)用提高計算的性能。目前IBM，AMD，INTEL，SUN，HP，TI等公司已經(jīng)相繼推出了商業(yè)的CMIBM的POWER4[7]芯片是業(yè)界第一個正式發(fā)布的雙內(nèi)核處理器，其頻率Hz。每個內(nèi)核包含獨立的64KB L1指令緩存、32KB L1數(shù)據(jù)緩存，兩個內(nèi)核512KB L2高速緩存區(qū)塊。Power4的設(shè)計充分考慮了可擴(kuò)展性，多個Power4以很容易地組成一個對稱多處理器系統(tǒng)（SMP）。Power5[8]于2004年4月發(fā)系結(jié)構(gòu)上，Power5相對于Power4最大的改進(jìn)是引入了并發(fā)多線程（SMT）。

AMD在多核處理器的研發(fā)中顯示出了相當(dāng)?shù)那罢靶�，早在設(shè)計單核Opteron[18處理器時就已經(jīng)考慮到多核的擴(kuò)展。2005年4月，AMD在服務(wù)器市場推出了雙內(nèi)核Opteron系列處理器[9]，它包含兩個Athlon 64內(nèi)核，每個內(nèi)核都具有獨立的L1和L2緩存。由于采用了集成的內(nèi)存控制器和HyperTransport總線技術(shù)，雖然AMD的多核架構(gòu)采用和Intel一樣的獨立的二級緩存，卻能夠保證訪存低延時和緩存的一致性。在異構(gòu)多核處理器方面，ARM+DSP結(jié)構(gòu)受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，產(chǎn)品以TI的OMAP最具代表性。OMAP（Open Multimedia Applications Platform 開放式多媒體應(yīng)用平臺）[24]是TI公司針對移動通訊以及多媒體嵌入應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的一套應(yīng)用處理器架構(gòu)體系。它采用一種獨特的雙核結(jié)構(gòu)，把高性能低功耗的DSP核與控制性能強(qiáng)的ARM微處理器結(jié)合起來，成為一顆高度整合性SoC。由于OMAP先進(jìn)獨特的結(jié)構(gòu)，其芯片運算處理能力強(qiáng)、功耗低，在移動通信和多媒體信號處理方面具有明顯優(yōu)勢。此外，OMAP的開放式軟件架構(gòu)可保持雙內(nèi)核硬件對用戶的透明度，以便于編程并集成到多功能產(chǎn)品中。

【相似文獻(xiàn)】

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1 高世明;孟令軍;李寶剛;賈至江;;基于NiosII多核處理器的JPEG解碼的設(shè)計與實現(xiàn)[J];電視技術(shù);2011年05期

2 計衛(wèi)星;王永輝;宋紅;;一種面向M5的圖形化并行模擬技術(shù)研究[J];微電子學(xué)與計算機(jī);2010年08期

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本文編號：2787835