多核處理器的快速發(fā)展在不斷提升處理性能的同時(shí),也給軟件設(shè)計(jì)帶來了更多的挑戰(zhàn)和問題,主要體現(xiàn)在多核架構(gòu)上使用鎖和同步變量來實(shí)現(xiàn)同步具有很大局限性,如何為程序員提供更加便利的編程模型和語言,如何使多核資源得到充分利用等成為關(guān)注的重點(diǎn)。事務(wù)存儲(chǔ)是近年興起的一種采用事務(wù)的方法改善并發(fā)程序可編程性的編程模型。按實(shí)現(xiàn)方式可分為軟件事務(wù)存儲(chǔ)和硬件事務(wù)存儲(chǔ)。軟件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)因其可以在現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)并且能夠?qū)κ聞?wù)提供更靈活的如嵌套、回退等支持而越來越成為研究的重點(diǎn)。 本文主要針對(duì)軟件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的沖突管理技術(shù)進(jìn)行了分析與研究,在分析了事務(wù)的沖突管理機(jī)制的基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的沖突管理策略并設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了SMCM沖突管理器。沖突管理主要分為沖突檢測和沖突裁決兩部分。為了實(shí)現(xiàn)沖突的檢測,提出了采用位圖映射和鏈表相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)事務(wù)和對(duì)象關(guān)聯(lián)的機(jī)制,減小了系統(tǒng)開銷和緩存占用過大造成的緩存不中。本文通過對(duì)沖突的分析發(fā)現(xiàn)讀-寫沖突在讀事務(wù)能夠早提交的情況下可以避免沖突的發(fā)生,對(duì)讀-寫晚檢測可以避免“偽”沖突的發(fā)生。本文現(xiàn)提出了分類沖突檢測法,對(duì)讀-寫沖突晚檢測以提高事務(wù)的潛在并行性。對(duì)其它注定會(huì)發(fā)生的沖突采用早檢測減少系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。在沖突裁決中提出事務(wù)特征描述策略,在沖突裁決中最主要的是引入了混合優(yōu)先級(jí)的思想,通過收集事務(wù)在執(zhí)行階段的具體特征,在事務(wù)的各種行為中設(shè)置觸發(fā)器,通過觸發(fā)器對(duì)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行賦值,行為主要包括讀操作、寫操作、優(yōu)先級(jí)繼承和最后一次嘗試獲取次數(shù),當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)以事務(wù)的優(yōu)先級(jí)作為沖突裁決的依據(jù)。最后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了SMCM沖突管理器并對(duì)其算法和步驟進(jìn)行了詳細(xì)描述。 最后使用4種典型應(yīng)用程序測試和分析了系統(tǒng)的性能。測試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的沖突管理器在大多數(shù)情況下都保持了較好的性能,特別是鏈表和位圖結(jié)構(gòu)的測試中取得了很大性能提升。
【學(xué)位單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TP333
【文章目錄】：
圖目錄
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
        1.1.1 多核技術(shù)的發(fā)展
        1.1.2 并行程序設(shè)計(jì)難題
        1.1.3 并行編程模型
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容及貢獻(xiàn)
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 軟件事務(wù)存儲(chǔ)
    2.1 事務(wù)存儲(chǔ)
    2.2 軟件事務(wù)存儲(chǔ)（STM）
        2.2.1 軟件事務(wù)存儲(chǔ)的分類
        2.2.2 軟件事務(wù)存儲(chǔ)中的事務(wù)的執(zhí)行過程
        2.2.3 軟件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
    2.3 RSTM 系統(tǒng)分析
        2.3.1 RSTM 元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析
        2.3.2 系統(tǒng)操作原語分析
        2.3.3 RSTM 運(yùn)行流程
        2.3.4 RSTM 讀/寫操作
    2.4 本章小結(jié)
第三章 沖突管理研究
    3.1 事務(wù)存儲(chǔ)的并發(fā)性控制
    3.2 沖突管理的研究
        3.2.1 沖突的分類
        3.2.2 沖突管理分析
        3.2.3 沖突檢測時(shí)機(jī)
        3.2.4 事務(wù)與對(duì)象的關(guān)聯(lián)
        3.2.5 沖突檢測和沖突的容忍
    3.3 沖突裁決研究
        3.3.1 沖突裁決設(shè)計(jì)考慮
        3.3.2 沖突裁決時(shí)機(jī)
        3.3.3 現(xiàn)有沖突裁決策略分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 SMCM 沖突管理器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 設(shè)計(jì)考慮
    4.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)
    4.3 SMCM 沖突管理器結(jié)構(gòu)與流程
    4.4 沖突檢測器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        4.4.1 沖突檢測器整體思想及其考慮
        4.4.2 沖突檢測器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
        4.4.3 沖突檢測器工作實(shí)現(xiàn)
    4.5 沖突裁決器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        4.5.1 設(shè)計(jì)思想及考慮
        4.5.2 二進(jìn)制指數(shù)回退算法
        4.5.3 沖突裁決算法及其實(shí)現(xiàn)步驟
    4.6 本章小結(jié)
第五章 測試與性能分析
    5.1 測試平臺(tái)
    5.2 測試程序簡介
    5.3 典型測試程序特點(diǎn)分析
    5.4 SMCM 沖突管理器在不同基準(zhǔn)程序上的評(píng)測
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 下一步工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷 攻讀碩士學(xué)位期間完成的主要工作
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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1 張小強(qiáng);彭林;彭元喜;謝倫國;;一種基于目錄的軟件事務(wù)性內(nèi)存實(shí)現(xiàn)算法[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2008年09期

2 何裕南;安虹;郭銳;梁博;;OpenCMP:一個(gè)支持事務(wù)存儲(chǔ)模型的多核處理器模擬器[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2007年01期

本文編號(hào)：2882583