文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
基于多核的虚拟机内协作Cache相关问题研究
姓名:赵小雨
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:吴俊敏
20100401
摘要随着集成电路技术的快速发展,片上可用的晶体管资源越来越多。如何充分地利用这些多余的晶体管资源,来提高处理器的性能,是体系结构界当前面临的基本问题。片上多核处理器的出现使得我们可以充分地利用日益增长的片上晶体管资源来提升处理器的性能。但是伴随着多核的出现,对有限的带宽等资源的竞争将进一步加大系统访存压力。寻找一种有效的芾聿略将有利于系统性能的提升。同时伴随着多核服务器应用存在多核软件的不足,影响多核系统的总体性能的进一步提升,并导致对多核硬件资源不能得到充分的利用。为此,提出虚拟化技术来提高硬件资源的利用率。由于虚拟化技术存在众多优点,使得虚拟化技术得到快速地发展,成为研究的热点。本文首先对喙刂J督屑虻サ亟樯埽⒅氐憔偷鼻岸嗪似台下典型的二级芾聿呗越醒芯俊H缓蠼樯苄槟饣际醯南喙馗拍睿并重点就虚拟化的实现技术进行介绍。在此基础上设计实现一种虚拟机内的协作峁梗4吮疚闹饕Q芯磕谌萑缦拢要研究虚拟机内的协作结构技术,首先在本文的第一阶段我们的主要任务是寻找一个支持虚拟机中在湍诖嫘槟饣的多核仿真环境。但是现有的支持虚拟化的仿真平台几乎全部都是全系统仿真平台,从而导致实现复杂,运行速度慢。本文设计实现了一个并行的用户级的仿真器,该仿真器可以实现一个虚拟化的仿真环境,方便用户对虚拟化技术进行研究。氐阊芯慷嗪似教ㄏ滦鰿管理策略的设计方法。在此基础上,首先设计虚拟机内的协作布峁梗然后借鉴多核平台下的协作峁沟纳杓撇呗裕杓剖迪中槟饣诘男咛迨迪植呗裕⒃谧詈蠼樯苄槟饣谛鰿的工作机制。别在共享二级托鰿基础上,用典型的测试程序进行测试,通过比较结果得出虚拟机内的协作杓剖且桓鼍哂衅骄么嫜映傩。低笔剩虾每衫┱剐缘男鰿结构。关键词:协作惺揭恢滦阅柯计隙啻砥髁鞲兄P槟饣嗫爻序虚拟化仿真
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图表目录多核平台下虚拟化蚍裾执行模型客户虚拟机上的存储映射方式仿真器的结构图硬件虚拟化线程间通信不存在访存请求的线程同步存在一个访存请求的线程同步所有虚拟机都发出访存请求时线程同步仿真框架带有集中式一致性目录的虚拟机内协作峁鍯容量的变化关系协作喽杂诠蚕鞢的加速比仿真器相关的配置参数程序的负载行为分析测试程序及其输入集测试程序的二级新屎腿笔迦懦没每兹趺摹薅兹蹒嗲考迂氚嫉拟都艏舳ざ图图表诖砥髦械奈恢私有二级杓共享二级杓虚拟机体系结构图的架构图’多线程的测试结果、多道程序的测试结果处理器临近选择层次图蚥两种迁移目标选择方案的冉负载配置模拟器相关配置参数
￡嶝签字日期:盘』骸唬夯蔿作者签名:氮乙中国科学技术大学学位论文原创性声明中国科学技术大学学位论文授权使用声明口保密!D本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内保密的学位论文在解密后也遵守此规定。了明确的说明。容相一致。口公开导师签名:
第滦髀课题的研究背景在月评出的改变前景的未来大革命性技术中,多核处理器和云计算分别占据了前两位,虚拟化技术也有幸入选。随着时间的推移,晶体管密度依然按照摩尔定律在不断增长。为了充分利用这些晶体管资源,处理器设计人员采取的手段是增大指令窗口和提高处理器核的时钟频率,然而这些方式在降低功耗和设计复杂度、提高性能等方面已经达到了极限。因此,目前工业界和学术界普遍采用了多核处理器的设计方法,一个典型的多核处理器通常在单个芯片上包含多个处理器核。多核处理器具有以下几个显著的优点:并发、控制逻辑简单、低通信延迟和低功耗。据调查显示,多核服务器在年已经成为市场应用主流,近捎没б丫褂枚嗪系统。但多核服务器应用存在多核软件缺失的不足,影响系统总体均衡性能的进一步提升,并导致硬件基础架构未能得到充分应用。目前,“多核服务器拟化”策略能弥补多核应用缺失的不足。虚拟化的概念在世纪年代就已出现,利用它可以对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。随着时间的推移,微型计算机和可提供更有效、更经济的方法来分配处理能力。因此到世纪年代,虚拟化技术已不再广泛使用。到了世纪年代,