隨著圖像處理、流體動力學(xué)、多媒體等的廣泛應(yīng)用,流處理器因其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)并行開發(fā)能力而日漸占領(lǐng)微處理器設(shè)計的舞臺。X流處理器的設(shè)計采用單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)思想,多個同構(gòu)運(yùn)算單元對輸入流數(shù)據(jù)循環(huán)處理。因而有效的循環(huán)實現(xiàn)機(jī)制及優(yōu)化技術(shù)顯得尤為重要,倍受中外學(xué)者關(guān)注。 由于循環(huán)方式的多樣性,X流處理器不能采用傳統(tǒng)的“單獨一條指令實現(xiàn)一種循環(huán)方式”思想,否則會造成硬件設(shè)計的很大浪費。因此,本文采用將分支條件判斷與循環(huán)跳轉(zhuǎn)分離、分別為這兩部分設(shè)置指令、將兩部分指令自由組合的設(shè)計思想,通過完善循環(huán)指令集設(shè)計,覆蓋所有的循環(huán)方式,以滿足X流處理器循環(huán)結(jié)束方式的特殊性。 另外,X流處理器中的微代碼存儲空間十分有限,對此本文提出了一種適合X流處理器的軟件流水實現(xiàn)機(jī)制,通過顯性隱藏填充排空代碼來減輕存儲空間的壓力,并完成了其硬件設(shè)計。 本文還研究了將循環(huán)(尤其是多重循環(huán))級并行轉(zhuǎn)化為指令級并行的兩種常用技術(shù):循環(huán)展開與軟件流水。并在X流處理器目前尚只支持人工選定多重循環(huán)展開因子的情況下,提出了一種適合X流處理器的自動選擇最短執(zhí)行時間循環(huán)展開因子算法,并用C語言加以實現(xiàn),實驗數(shù)據(jù)表明該算法能取得很好的優(yōu)化效果。 最后本文在X流處理器的通用測試平臺上對其逐一進(jìn)行了測試驗證,證明了其正確性與有效性。這些循環(huán)實現(xiàn)與優(yōu)化機(jī)制已應(yīng)用于X處理器,并取得了很好的效果。 本文完成了X流處理器關(guān)于循環(huán)實現(xiàn)及優(yōu)化技術(shù)的硬件設(shè)計,并為編譯器對循環(huán)的進(jìn)一步優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：TP338.6
【部分圖文】：

為了最大程度提高計算性能，其與傳統(tǒng) Von Neumann 結(jié)構(gòu)相比有很大的區(qū)別它不但采用了不同的數(shù)據(jù)組織形式、分離了數(shù)據(jù)和指令，而且對數(shù)據(jù)訪問、組指令和運(yùn)算操作指令的執(zhí)行模塊也進(jìn)行了耦解。2.1 流處理系統(tǒng)（SPS）模型在計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，流處理（stream processing）是主要應(yīng)用于異構(gòu)系統(tǒng)（isparate system）的研究技術(shù)[7]。如數(shù)據(jù)流系統(tǒng)（dataflow system）[8][9][10][11反饋系統(tǒng)（rezctive system）[12][13]、并發(fā)系統(tǒng)（synchronous concurrent system[14]、信號處理系統(tǒng)（signal processing system）[15]以及部分實時處理系統(tǒng)（re_time system）等都是流處理技術(shù)研究的實例。從概念上講，這些系統(tǒng)都是基于流處理系統(tǒng)（stream processing system）研究的基礎(chǔ)上的。從系統(tǒng)組成角度來看，流處理系統(tǒng)（SPS）包含三個組成部分：源（source向系統(tǒng)引入數(shù)據(jù)；濾（filter），執(zhí)行一系列原子操作；漏（sink），從系統(tǒng)導(dǎo)出數(shù)結(jié)果。這三者并行工作，而相互之間則通過渠道（channel）來連接和通信，S的名字也正是由此得來。一個例子如圖 2.1 所示：

X流處理器的整體框架圖

圖 2.3 微控制器 UC 結(jié)構(gòu)框圖塊微代碼存儲器 MicroCode Store 模塊用來存儲核心執(zhí)行的 VLIW執(zhí)行的時候，MicroCode Store 模塊根據(jù) PC 把這些指令按序發(fā)icroCode Store 模塊的結(jié)構(gòu)如圖 2.4 所示，它由微碼存儲模塊、令排序模塊組成。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 林海波;基于EPIC體系結(jié)構(gòu)的軟件流水技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 伍楠;流處理器MASA內(nèi)核的研究及實現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

本文編號：2821530