發(fā)布時(shí)間：2017-05-13 14:10

  本文關(guān)鍵詞：基于交叉點(diǎn)緩存路由的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)多核處理器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多核處理器技術(shù)已經(jīng)逐漸成為處理器的發(fā)展趨勢(shì)，如何有效協(xié)調(diào)處理多核系統(tǒng)之間的工作、準(zhǔn)確無(wú)誤完成處理器的核間通信等成為多核處理器的研究方向。多核時(shí)代，其挑戰(zhàn)并不是處理器設(shè)計(jì)本身，而是各核心間的互連、并行編程與緩存一致性：當(dāng)核的數(shù)目較多時(shí)，互連線消耗的功耗和延遲尤為突出；傳統(tǒng)的串行編程模型已經(jīng)很難適應(yīng)多核并行編程，多核并行編程成為必須挑戰(zhàn)的問(wèn)題；各個(gè)處理器核會(huì)保存同一數(shù)據(jù)的副本，如果某個(gè)處理器核修改了副本的值，那么保存在其他處理器上的副本也必須更新，以保證數(shù)據(jù)的一致性，否則就會(huì)出錯(cuò)，緩存一致性在多核處理器上尤為重要。 針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制、支持函數(shù)語(yǔ)言風(fēng)格編程的多核處理器，它包括發(fā)送匹配模塊、函數(shù)執(zhí)行單元、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模塊和交叉點(diǎn)緩存路由器。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模塊用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配、數(shù)據(jù)完備性檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制；片上路由器則實(shí)現(xiàn)處理器核間的通信。所設(shè)計(jì)的多核處理器能夠支持函數(shù)語(yǔ)言風(fēng)格的編程模板。每段代碼執(zhí)行純函數(shù)的操作，消除了函數(shù)間的共享變量，使得并行編程的復(fù)雜度有所降低。同時(shí)，所采用的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制沒(méi)有執(zhí)行順序的嚴(yán)格限制，充分挖掘了算法潛在的并行性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制可以保證并行程序的加速比隨計(jì)算資源的增加而呈線性增大。 本文所提出的設(shè)計(jì)方案有效的綜合了數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)中細(xì)粒度與控制流計(jì)算機(jī)的順序控制執(zhí)行，是一種性能平衡、設(shè)計(jì)與使用靈活、設(shè)計(jì)成本與功耗低的解決方案。所采用的數(shù)據(jù)流函數(shù)語(yǔ)言，易于并行軟件的開(kāi)發(fā)，有效解決軟件開(kāi)發(fā)嚴(yán)重滯后硬件發(fā)展的問(wèn)題。本文使用Quartus II和Modelsim構(gòu)建RTL硬件電路，，在Altera的DE2-115FPGA開(kāi)發(fā)板上植入相應(yīng)的多核系統(tǒng)，完成此互聯(lián)架構(gòu)的仿真、綜合、驗(yàn)證測(cè)試。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) 多核處理器 交叉點(diǎn)緩存路由器 并行編程
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP332
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-23
• 1.2.1 多核處理器面臨的問(wèn)題13-14
• 1.2.2 數(shù)據(jù)流計(jì)算原理14-17
• 1.2.3 數(shù)據(jù)流計(jì)算研究現(xiàn)狀17-23
• 1.3 論文主要工作23-25
• 第二章 多核處理器結(jié)構(gòu)25-32
• 2.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)多核處理器25-29
• 2.2 多核編程29-30
• 2.3 電路結(jié)構(gòu)原理圖30-32
• 第三章 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)32-40
• 3.1 數(shù)據(jù)流匹配機(jī)制32-34
• 3.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行流程34-35
• 3.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模塊電路結(jié)構(gòu)35-40
• 3.3.1 流水線劃分35-36
• 3.3.2 子模塊設(shè)計(jì)36-40
• 第四章 交叉點(diǎn)緩存路由器設(shè)計(jì)40-55
• 4.1 片上通信協(xié)議40-41
• 4.2 路由模型41-49
• 4.2.1 路由調(diào)度模型41-43
• 4.2.2 路由結(jié)構(gòu)43-44
• 4.2.3 路由算法44-47
• 4.2.4 路由模型仿真47-49
• 4.3 CPQ 路由器電路結(jié)構(gòu)49-55
• 第五章 功能與性能驗(yàn)證55-70
• 5.1 驗(yàn)證平臺(tái)55-57
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法57-65
• 5.2.1 功能驗(yàn)證57-59
• 5.2.2 資源消耗統(tǒng)計(jì)59-60
• 5.2.3 集群內(nèi)核間通信60-61
• 5.2.4 回寫驗(yàn)證61-62
• 5.2.5 性能測(cè)試62-65
• 5.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)多核在車牌識(shí)別上的解決方案65-70
• 5.3.1 多核車牌識(shí)別平臺(tái)66-68
• 5.3.2 多核車牌識(shí)別 SOPC 系統(tǒng)68-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 總結(jié)70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 附錄一——主要設(shè)計(jì)代碼77-81
• 附錄二——測(cè)試激勵(lì)文件81-84
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文84-85
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利85-86
• 致謝86

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