文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
一个支持事务存储的多核处理器结构设计
姓名:何裕南
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:安虹
20060501
摘要模型通过事务执行的原子性和可串行性,程序作为基准测试程序评估了杓品桨浮4右韵铝礁龇矫娼行阅芷价:①处理单元个数和指令蚕矶杂谛阅苡跋欤篞娜砑P初步实验表明,阅芩孀糯淼ピ8鍪黾佣黾樱哂辛己玫单芯片多处理甈甈,通过在单块芯片上集成多个处理单元,在芯片内部共享缓存,提高了缓存利用率,简化了芯片设计的复杂度。但是,在峁股喜捎糜捎没允街频嫉墓蚕泶储并行程序编程模型,使用锁和同步变量来实现同步的方法存在很大的局限性。事务存储为峁固峁┝顺绦虿⑿兄葱泻屯降姆椒ǎ喑棠P图虻ィ欣诔绦虿发性的发掘。为了进行峁股蟃P偷难芯浚颐巧杓屏艘桓鲋С諸腃结构甅.,并设计实现了哪D馄鱋以及软件支持。本文详细介绍了构模型设计和模拟器以及软件支持的设计实现。本文主要的研究内容和成果包括以下几个方面:晗阜治隽薚P技术的现状和发展,提出了模型分类方法,深入比较了~些主要的硬件事务存储模型实现的优缺点;抽象了事务存储模型最基本的特征,提出了四个基本组成模块。约蚧布杓坪涂衫┱剐晕D勘辏扑母龊诵氖挛翊娲⒛型组成模块,定义了事务的执行控制过程,划分了软硬件支持,设计了一个支持事务存储的峁筎,包括基本结构、执行模型、编程模型和线程划分方法。Q橹结构设计,设计和实现了模拟器T模拟器设计过程中,解决了事务存储模型基本组成模块的实现、多核处理器扩展、事务存储性能评价模型三个关键问题。此外,还设计了娜砑持部分,包括事务初始状态数据结构和事务相关中断处理程序。∪实现的开销。可扩展性,可以发掘程序潜在的并行性。关键词:处理器体系结构;单芯片多处理;事务存储模型;处理器模拟器;性能评估;事务执行模型中国科学技术大学硕士学位论文
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图目录图峁埂图事务执行生命周期⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图氖迪址椒ā峁埂数据结构和冲突检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一低车木咛迨迪帧图系统结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图的微体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图ジ鼋诘憬峁埂图葱心P汀图砘捍嬉绯觥图串行编程模型和喑棠P汀图执行的静态调度划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图凡⑿谢吹皆醋;弧图目标平台可执行二进制代码的生成流图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图指令添加功能实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图模拟状态转换图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图初始状态注册?槭迪帧卸洗沓绦蚴迪质纠图处理单元个数对于挠跋臁图指令杂贗的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图控制软件的开销⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.中国科学技术大学硕士学位论文
表目录表现有处理器体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表恢滦晕ぁ表事务处理指令集描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表事务处理寄存器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表模拟器配置参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:⋯⋯⋯一个支持事务存储的多核处理器结构设计一\
⒄模型通过事务执行的原子性和可串行性,为峁固峁┝顺绦构和事务存储模型结构关键特性,设计了一种支持事务存储模型的峁挂甅上个世纪年代,杓频闹饕W1涫谴覥噶罴逑到峁棺O指令集体系结构,使得ズ说纳杓聘蛹虻ァ⒏咝А甏腃设计主要致力于努力提高ズ说闹噶罴恫⑿行狶琁椭髌怠W钪盏贾碌ズ说母丛有院凸募本缟仙哐映傥侍开始限制这种集中控制的单核结构继续发展,设计和验证的复杂度越来越成为改变结构的主导因素】。近年来,我们目睹了商业杓普谟山隹7的单线程单核结构转向利用线程级并行性甃琓牡バ酒啻砥甈甈,。例如,涸谄銹胁捎昧送倍嘞叱,际酰3叱际鮗俊的酒捎玫氖堑バ酒啻砥鹘峁筟,在单个芯片上集成了两个射超标量处理器;进一步引入了际酰赟核构建构】。疢峁菇ǘ喔鼋霞虻サ暮思傻降ジ龉杵希诿扛龊松现葱幸到多个线程应用,通过增加核数和线程数,使得芯片随处理器核的增加具有更好的可扩展性,有效地控制功耗,大大降低芯片系统设计和验证的复杂度。但是,在峁股喜捎糜捎没允街频嫉墓蚕泶娲⒉⑿谐绦虮喑棠P停使用锁和同步变量来实现同步的方法存在很大的局限性。事务存储并行执行和同步的方法,简化了编程模型,有利于程序并发性的发掘本课题在充分调研当前峁购褪挛翊娲⒛P偷幕∩希橄驝结.,并通过修改广泛使用的超标量体系结构模拟器渴迪至薚的模拟器倍訡上事务存储模型进行了深入地研究。世纪,计算机系统的核心评价指标由高性能转向高效