本文關(guān)鍵詞：多核體系結(jié)構(gòu)通信機(jī)制的研究與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 核間通信 調(diào)度 周期性任務(wù) 集群 閾值

【摘要】：多核體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)與廣泛應(yīng)用帶動(dòng)了多核技術(shù)的迅猛發(fā)展,然而,諸如通訊延遲、存儲(chǔ)墻、資源競(jìng)爭(zhēng)等問題嚴(yán)重影響多核處理器性能的發(fā)揮。其中,提高多核間通信效率是提升多核系統(tǒng)性能的重要途徑,也成為近年來計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)問題。 多核體系結(jié)構(gòu)下,對(duì)核間通信研究的本質(zhì)是如何在保證系統(tǒng)中各應(yīng)用正常運(yùn)行的前提下,通過協(xié)調(diào)應(yīng)用先后執(zhí)行順序及對(duì)應(yīng)用的處理器核的分配,以達(dá)到減少甚至避免對(duì)共享資源的爭(zhēng)用,最終提高多核系統(tǒng)效率。 當(dāng)前,業(yè)界已經(jīng)提出了多種策略提高核間通信效率,主要包括以下三方面：1.改進(jìn)MPI (Message Passing Interface)庫(kù)；2.針對(duì)于特定網(wǎng)絡(luò)連接(如mesh網(wǎng)絡(luò))的改進(jìn)；3.使用更高效的進(jìn)程映射算法。綜合考慮通用性與可行性,本文從第三點(diǎn)進(jìn)行研究,針對(duì)兩種不同的多核平臺(tái),分別提出新的進(jìn)程映射與調(diào)度算法。 (1)對(duì)于運(yùn)行周期任務(wù)的嵌入式多核平臺(tái),提出一種基于進(jìn)程映射和部分任務(wù)預(yù)先調(diào)度的算法。該算法引入流水線思想,通過找出占用總線時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)的通信型任務(wù)TRmx和依賴其的所有計(jì)算型任務(wù),預(yù)先調(diào)度從開始任務(wù)T1到最長(zhǎng)通信型任務(wù)(TRmx)之間的所有任務(wù),進(jìn)而對(duì)于后續(xù)每個(gè)周期,所有依賴于TRm的任務(wù)在執(zhí)行前所需的數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒,消除了等待時(shí)間。該算法的本質(zhì)是使不同周期內(nèi)計(jì)算型任務(wù)與通信型任務(wù)覆蓋執(zhí)行,達(dá)到類似于流水線的效果,縮短了調(diào)度長(zhǎng)度和程序運(yùn)行時(shí)間。 (2)對(duì)于NUMA系統(tǒng),本文建立核間通信時(shí)間模型,針對(duì)該模型得出影響核間通信效率的多個(gè)因素：消息長(zhǎng)度、消息發(fā)送速率、網(wǎng)絡(luò)接口利用率等。通過實(shí)驗(yàn)量化分析出各因素對(duì)于核間通信時(shí)間的影響程度,并根據(jù)系統(tǒng)中多個(gè)結(jié)點(diǎn)(node)間通信造成對(duì)有限網(wǎng)絡(luò)接口爭(zhēng)用的情況,對(duì)每個(gè)結(jié)點(diǎn)上可同時(shí)運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)目設(shè)定閾值。文中綜合以上影響通信效率的各基本規(guī)則并結(jié)合閾值思想,對(duì)于NUMA體系結(jié)構(gòu)提出優(yōu)化的進(jìn)程映射算法,并分析該算法的正確性與高效性。 本文進(jìn)行多組對(duì)比試驗(yàn),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,結(jié)果顯示,文中提出的兩種不同平臺(tái)上的調(diào)度算法較常用算法均有明顯效率提升,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：核間通信 調(diào)度 周期性任務(wù) 集群 閾值
【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】：2014
【分類號(hào)】：TP332
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景、意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 基于通信的微內(nèi)核L411-12
• 1.2.2 多核操作系統(tǒng)FOS通信機(jī)制12-13
• 1.2.3 核間通信研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 多種通信與同步實(shí)現(xiàn)機(jī)制18-34
• 2.1 通信的層次劃分18-19
• 2.2 多種進(jìn)程間通信方式19-24
• 2.2.1 信號(hào)量19-20
• 2.2.2 共享內(nèi)存20
• 2.2.3 消息隊(duì)列20-23
• 2.2.4 其他進(jìn)程間通信方式23-24
• 2.3 Rtems核間通信方式24-29
• 2.3.1 硬件結(jié)構(gòu)24-25
• 2.3.2 Rtems核間通信過程25-29
• 2.4 多核同步互斥機(jī)制29-32
• 2.4.1 自旋鎖30
• 2.4.2 禁止搶占30
• 2.4.3 原子鎖30-31
• 2.4.4 其他多核同步機(jī)制31-32
• 2.5 小結(jié)32-34
• 第3章 一種降低周期任務(wù)通信開銷算法34-46
• 3.1 系統(tǒng)和任務(wù)模型34-36
• 3.2 一種簡(jiǎn)單的靜態(tài)多核調(diào)度算法36
• 3.3 基于核間通信的調(diào)度算法及其優(yōu)化36-41
• 3.3.1 簡(jiǎn)單的基于核間通信的調(diào)度算法36-39
• 3.3.2 優(yōu)化的基于核間通信調(diào)度算法39-41
• 3.4 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析41-42
• 3.5 調(diào)度算法與操作系統(tǒng)結(jié)合42-44
• 3.6 小結(jié)44-46
• 第4章 降低集群系統(tǒng)通信開銷調(diào)度算法46-64
• 4.1 系統(tǒng)分析模型47-51
• 4.2 影響通信開銷的因素51-56
• 4.3 調(diào)度算法56-60
• 4.4 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析60-62
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境60-61
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析61-62
• 4.5 調(diào)度算法與操作系統(tǒng)結(jié)合62-63
• 4.6 小結(jié)63-64
• 第5章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 全文工作總結(jié)64
• 5.2 未來工作展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-72
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果72

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 謝e，

本文編號(hào)：870700