同時(shí)多線索SMT（Simultaneous Multithreading）體系結(jié)構(gòu)在每個(gè)周期內(nèi)允許有多條獨(dú)立的線索發(fā)射指令。這樣,處理器內(nèi)部就存在有多個(gè)同時(shí)活躍著的上下文,它們每個(gè)周期都會(huì)競(jìng)爭(zhēng)處理器中所有可以利用的資源。因此,同時(shí)多線索處理器能夠大幅提高處理器的性能。然而,這些處理器中的硬件資源之間如何在多個(gè)線索之間分配,而多個(gè)線索之間又如何調(diào)度,以使得在盡可能小的硬件開銷下,讓處理器獲得盡可能高的性能,就成為了一個(gè)需要研究的課題。本文詳細(xì)研究了常見的SMT處理器中Cache資源所應(yīng)用的Cache替換算法,以及取指功能部件中所應(yīng)用的線索調(diào)度策略,從Cache替換算法以及線索調(diào)度算法這兩個(gè)角度,提出了幾種新的算法。提出了一種新的、專門面向多線索環(huán)境的Cache替換算法——Caducity算法。該算法在多線索條件下,Cache的缺失率相比單線索條件下的Random算法與LFU算法而言有較為明顯的降低。本文還提出了兩種新的線索調(diào)度算法——MEMCOUNT線索調(diào)度算法及PRECOUNT線索調(diào)度算法。前者可以獲得比現(xiàn)有線索調(diào)度算法更高的IPC值,而后者可以獲得比現(xiàn)有線索調(diào)度算法更高的IFQ（In... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Flynn提出的理想系統(tǒng)模型

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文的線索切換開銷要大，不過由于單條線索連續(xù)執(zhí)行的時(shí)間較長(zhǎng)，因而，索切換的開銷要求也就不十分嚴(yán)格，其處理器的利用率可以表示為：busyswitchingidlebusyEfficiency++= （1-中 busy 為線索連續(xù)執(zhí)行的時(shí)間，switching 為線索切換開銷，idle 為處停滯時(shí)間。粗粒度多線索結(jié)構(gòu)其追求的目標(biāo)是盡量提高單結(jié)點(diǎn)處理器的利用率，發(fā)了指令流內(nèi)部的并行度（細(xì)粒度結(jié)構(gòu)主要是開發(fā)的指令流之間的并）。不過單指令流內(nèi)部的并行度較為有限，而當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)線索的，多個(gè)線索之間的平行度又沒有得到足夠的開發(fā)，這是這一結(jié)構(gòu)本身所的問題。SPARCLE[21]處理器就是一個(gè)典型的粗粒度多線索處理器，它是基ARC 處理器實(shí)現(xiàn)的，其線索執(zhí)行原理如圖 1-2 所示。

動(dòng)線索的現(xiàn)象仍舊制約著處理器利用率的進(jìn)一步多個(gè)就緒線索時(shí)，線索間的并行度并沒有得到充.3.3 同時(shí)多線索處理器同時(shí)多線索（Simultaneous Multi-Threading, S的一種多線索結(jié)構(gòu)。前面兩個(gè)多線索結(jié)構(gòu)在同一索的指令，而同時(shí)多線索結(jié)構(gòu)卻可以在同一個(gè)周。因?yàn)橥痪�索內(nèi)指令流的并行度有限，比如處在同一線索內(nèi)找不到可以同時(shí)發(fā)射的四條指令，去另外的線索內(nèi)找尋指令并發(fā)射。這進(jìn)一步提高了同一指令流內(nèi)的并行度，又開發(fā)了指令流之間現(xiàn)代超標(biāo)量處理器能夠發(fā)射多條指令和多線索體點(diǎn)，因此，這一結(jié)構(gòu)很快得到了人們的青睞。當(dāng)內(nèi)部的控制邏輯更加復(fù)雜。圖 1-3 就是一種 SM。圖 1-4 展示了各種處理器結(jié)構(gòu)中指令發(fā)射情況PC Fetch UnitInstruction


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