本文關(guān)鍵詞：面向異構(gòu)多核處理器的統(tǒng)一編程及分開編譯設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,集成電路工藝得到了巨大發(fā)展,使得在單芯片上集成多個(gè)處理器核來完成更復(fù)雜、更大型的計(jì)算任務(wù)成為可能。多核處理器分為同構(gòu)多核處理器和異構(gòu)多核處理器,異構(gòu)多核處理器中集成了多個(gè)架構(gòu)不同的處理器核,不同架構(gòu)的處理器核處理工作任務(wù)中不同類型的操作。相比同構(gòu)多核處理器,異構(gòu)多核處理器在特定應(yīng)用領(lǐng)域能發(fā)揮出更高的效能。異構(gòu)多核處理器的出現(xiàn)為高性能計(jì)算帶來契機(jī),但其底層的異構(gòu)以及多級(jí)的存儲(chǔ)層次給編程者帶來困難,異構(gòu)系統(tǒng)中的編程問題成為制約異構(gòu)系統(tǒng)發(fā)展的重要瓶頸。 本文首先分析了異構(gòu)編程困難的幾方面因素,然后介紹了近年來學(xué)術(shù)界和業(yè)界在研究異構(gòu)編程方面所取得的研究成果,但異構(gòu)多核系統(tǒng)中的不同處理器核通常有著不同的體系結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化模型,很難設(shè)計(jì)一種通用的異構(gòu)編程策略適用于各種異構(gòu)平臺(tái)。圍繞著異構(gòu)編程問題,本文研究?jī)?nèi)容和工作包括：(1)概述了異構(gòu)多核處理器中的抽象模型、互連通信、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及程序執(zhí)行模型。(2)分析了主從式單邊異構(gòu)結(jié)構(gòu)的處理器特性,引入功能卸載編程模型,采用一種基于編程語言擴(kuò)展關(guān)鍵字的方式描述異構(gòu)特性,以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)多核代碼的統(tǒng)一編程,同時(shí)提出了統(tǒng)一編程方式下異構(gòu)多核代碼的分開編譯方法,并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了分開編譯系統(tǒng)。(3)研究了異構(gòu)多核間的通信設(shè)計(jì)�；谄瞎蚕韮�(nèi)存的特性,設(shè)計(jì)了內(nèi)存管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)異構(gòu)多核間數(shù)據(jù)的傳遞；利用核間中斷機(jī)制來實(shí)現(xiàn)多核之間的同步,自旋鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存數(shù)據(jù)的互斥訪問；最后在分析目標(biāo)文件的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一個(gè)從核可執(zhí)行程序的加載器。(4)設(shè)計(jì)了兩個(gè)測(cè)試方案驗(yàn)證分開編譯系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括編譯處理測(cè)試和功能測(cè)試。通過了測(cè)試驗(yàn)證,符合預(yù)期設(shè)計(jì)。 面向異構(gòu)多核處理器的統(tǒng)一編程,通過分開編譯系統(tǒng)分離異構(gòu)多核代碼,并分別編譯,同時(shí)提供隱式的數(shù)據(jù)傳遞和同步機(jī)制,屏蔽處理器異構(gòu)帶來的差異,有效提升了異構(gòu)系統(tǒng)的可用性,提高了程序員開發(fā)效率。
【關(guān)鍵詞】：異構(gòu)多核 異構(gòu)編程 分開編譯 異構(gòu)多核通信
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP332;TP314
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景11-16
• 1.1.1 多核處理器的發(fā)展11
• 1.1.2 同構(gòu)多核處理器11-12
• 1.1.3 異構(gòu)多核處理器12-16
• 1.2 異構(gòu)多核編程與研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.1 異構(gòu)多核編程面臨的挑戰(zhàn)16-17
• 1.2.2 異構(gòu)多核編程的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 本文主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)22-25
• 第二章 異構(gòu)多核處理器相關(guān)概述25-31
• 2.1 異構(gòu)多核體系結(jié)構(gòu)抽象模型25-26
• 2.2 多核之間的互連通信26-27
• 2.3 多核處理器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)27-29
• 2.4 執(zhí)行模型29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 統(tǒng)一編程及分開編譯設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)31-47
• 3.1 主從式單邊異構(gòu)多核結(jié)構(gòu)31-32
• 3.2 統(tǒng)一編程32-33
• 3.2.1 編程模型32-33
• 3.2.2 編程語言33
• 3.3 分開編譯方法33-34
• 3.4 分開編譯設(shè)計(jì)原理34-36
• 3.5 分開編譯的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)36-44
• 3.5.1 分離處理模塊37-41
• 3.5.2 主核編譯處理模塊41-43
• 3.5.3 從核編譯處理模塊43-44
• 3.6 可執(zhí)行程序的構(gòu)建44-45
• 3.7 本章小結(jié)45-47
• 第四章 異構(gòu)多核間通信設(shè)計(jì)47-57
• 4.1 數(shù)據(jù)傳遞47-49
• 4.1.1 共享內(nèi)存上的數(shù)據(jù)傳遞設(shè)計(jì)47-49
• 4.1.2 數(shù)據(jù)傳遞的軟件接口49
• 4.2 異構(gòu)多核間的同步和互斥49-51
• 4.2.1 核間同步設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.2 核間互斥設(shè)計(jì)50-51
• 4.3 加載器設(shè)計(jì)51-56
• 4.3.1 目標(biāo)文件51-53
• 4.3.2 鏈接53-54
• 4.3.3 從核程序加載器設(shè)計(jì)54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 系統(tǒng)測(cè)試57-65
• 5.1 編譯處理測(cè)試57-61
• 5.1.1 測(cè)試環(huán)境57
• 5.1.2 測(cè)試用例57-59
• 5.1.3 測(cè)試結(jié)果與分析59-61
• 5.2 功能測(cè)試61-64
• 5.2.1 測(cè)試環(huán)境61-62
• 5.2.2 測(cè)試用例62
• 5.2.3 測(cè)試結(jié)果與分析62-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 全文總結(jié)65-66
• 6.2 存在不足與展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-73
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：319684