作為多核技術的一個重要組成部分,多核編程問題已成為制約當代計算機性能的重要因素。發(fā)揮多核系統(tǒng)性能的關鍵在于充分挖掘其并行計算優(yōu)勢,而提高多核系統(tǒng)并行度又受到計算機硬件架構、任務本身并行度、軟件算法等諸多因素的影響。本文使用MPSOC軟件模擬環(huán)境對多核系統(tǒng)編程模型、多核系統(tǒng)并行性挖掘及尋找特定條件下如何優(yōu)化多核系統(tǒng)性能等問題進行了一些有益性探索。論文的主要工作如下: 首先,介紹了多核編程技術,以及論文的工作基礎MPSOC平臺的軟硬件架構,基于該平臺的具體軟件編寫和運行方法,以及對該平臺開發(fā)環(huán)境的相關改進。 其次,介紹了常見的柵欄同步實現(xiàn)方案并分析了它們在多核系統(tǒng)上的局限性,同時提出了一種在非原子操作支持下的底層柵欄同步實現(xiàn)方案,這一方案具有良好的可移植性。 再次,用實驗驗證了本文所提同步方案的正確性和良好的可移植性。以不同的系統(tǒng)配置進行了多組矩陣乘和排序等典型運算的測試,并對測試結果數(shù)據(jù)進行分析,找出影響MPSOC系統(tǒng)性能的關鍵因素——總線繁忙率。 最后,分別以對稱無鎖型和非對稱加鎖型的方案設計實現(xiàn)了基于MPSOC系統(tǒng)的多核JPEG解碼程序。通過對兩種不同方案的實驗結果數(shù)據(jù)進行對比,進一...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
致謝
第一章 緒論
    1.1 多核編程技術簡介
    1.2 研究背景及研究意義
    1.3 論文主要研究內容和結構
第二章 多核編程的相關理論基礎
    2.1 多核系統(tǒng)編程當前面臨的幾個理論上的難題
        2.1.1 加速比的限制
        2.1.2 臨界區(qū)數(shù)據(jù)的保護
        2.1.3 多核并行的額外開銷
        2.1.4 負載平衡問題
        2.1.5 硬件條件的限制
    2.2 常見多核系統(tǒng)架構及核間通訊方式
        2.2.1 SMP 系統(tǒng)架構
        2.2.2 MPP 系統(tǒng)架構
        2.2.3 NUMA 系統(tǒng)架構
    2.3 常見的多核同步解決方案
        2.3.1 軟件算法層面的解決方案
        2.3.2 硬件層面的解決方案
        2.3.3 軟件鎖和原子操作的關系
第三章 基于MPSOC 平臺的軟件編程實現(xiàn)方法
    3.1 MPSOC 軟件模擬平臺簡介
    3.2 SystemC 封裝方法
    3.3 系統(tǒng)的存儲器地址映射方式
    3.4 基于該平臺的程序設計方法
        3.4.1 數(shù)據(jù)存取地址的指定
        3.4.2 程序中獲取系統(tǒng)的硬件配置信息
        3.4.3 核間通訊的硬件基礎
        3.4.4 程序的編譯運行方法
        3.4.5 API 接口函數(shù)的支持
第四章 多核系統(tǒng)的柵欄同步算法和實現(xiàn)
    4.1 什么是柵欄(Barrier)同步
    4.2 常見柵欄同步方案
    4.3 常見方案應用在多核系統(tǒng)中的普適性不足
    4.4 本文提出的解決方案
第五章 基于MPSOC 系統(tǒng)的典型算法實驗
    5.1 多核并行矩陣乘法運算
    5.2 多核希爾排序運算
        5.2.1 希爾排序介紹
        5.2.2 算法的實現(xiàn)
        5.2.3 實驗結果及數(shù)據(jù)分析
    5.3 多核FFT 運算
        5.3.1 MPSOC 系統(tǒng)實驗
        5.3.2 網(wǎng)絡型多核Nios 系統(tǒng)實驗
    5.4 實驗總結
第六章 基于多核JPEG 解碼運算的實驗分析
    6.1 JPEG 壓縮技術介紹
        6.1.1 圖像壓縮技術簡介
        6.1.2 靜態(tài)圖像壓縮標準
    6.2 JPEG 圖像的解碼過程
        6.2.1 JPEG 文件的二進制格式
        6.2.2 JPEG 解碼流程各環(huán)節(jié)介紹
    6.3 JPEG 解碼的多核系統(tǒng)實現(xiàn)
        6.3.1 全對稱工作方式的解決方案
        6.3.2 不對稱工作方式的解決方案
        6.3.3 實驗結果分析
        6.3.4 一種減小總線繁忙率的硬件解決方法
        6.3.5 其它解決方案
第七章 總結與展望
    7.1 總結
    7.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3793849