面向異構多核處理器的統(tǒng)一編程及分開編譯設計與實現(xiàn).pdf

1、近年來，集成電路工藝得到了巨大發(fā)展，使得在單芯片上集成多個處理器核來完成更復雜、更大型的計算任務成為可能。多核處理器分為同構多核處理器和異構多核處理器，異構多核處理器中集成了多個架構不同的處理器核，不同架構的處理器核處理工作任務中不同類型的操作。相比同構多核處理器，異構多核處理器在特定應用領域能發(fā)揮出更高的效能。異構多核處理器的出現(xiàn)為高性能計算帶來契機，但其底層的異構以及多級的存儲層次給編程者帶來困難，異構系統(tǒng)中的編程問題成為制約異構系

2、統(tǒng)發(fā)展的重要瓶頸。
　　本文首先分析了異構編程困難的幾方面因素，然后介紹了近年來學術界和業(yè)界在研究異構編程方面所取得的研究成果，但異構多核系統(tǒng)中的不同處理器核通常有著不同的體系結構和性能優(yōu)化模型，很難設計一種通用的異構編程策略適用于各種異構平臺。圍繞著異構編程問題，本文研究內(nèi)容和工作包括:(1)概述了異構多核處理器中的抽象模型、互連通信、存儲結構以及程序執(zhí)行模型。(2)分析了主從式單邊異構結構的處理器特性，引入功能卸載編程模型，采

3、用一種基于編程語言擴展關鍵字的方式描述異構特性，以實現(xiàn)異構多核代碼的統(tǒng)一編程，同時提出了統(tǒng)一編程方式下異構多核代碼的分開編譯方法，并設計實現(xiàn)了分開編譯系統(tǒng)。(3)研究了異構多核間的通信設計?；谄瞎蚕韮?nèi)存的特性，設計了內(nèi)存管理機制實現(xiàn)異構多核間數(shù)據(jù)的傳遞;利用核間中斷機制來實現(xiàn)多核之間的同步，自旋鎖機制實現(xiàn)共享內(nèi)存數(shù)據(jù)的互斥訪問;最后在分析目標文件的基礎上，設計了一個從核可執(zhí)行程序的加載器。(4)設計了兩個測試方案驗證分開編譯系統(tǒng)的設