基于Intel多核架構(gòu)的并行編程模型的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、2005年，AMD和Intel相繼發(fā)布了雙核處理器，多核處理器開(kāi)始進(jìn)入主流桌面應(yīng)用，走入尋常百姓家。處理器的不斷發(fā)展，由純粹的頻率提升，逐漸轉(zhuǎn)到多核運(yùn)算、并行執(zhí)行的方向上。所謂多核處理器就是將多個(gè)運(yùn)算核心集成在一個(gè)處理器內(nèi)部，在并行性優(yōu)贄的提升下，相比單核它能夠以更低的頻率處理更高的工作負(fù)載。因此能夠住提升處理器性能的情況下降低功耗，減小散熱問(wèn)題，而且生產(chǎn)成本更加低廉。
　　 處理器發(fā)展到多核階段，傳統(tǒng)的串行編程模型與并行架構(gòu)之

2、間的矛盾越發(fā)明顯。這種轉(zhuǎn)變對(duì)程序員而言不像處理器時(shí)鐘頻率的變化那樣透明，如果編寫(xiě)的程序沒(méi)有針對(duì)多核的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，就不能完全獲得多核處理器帶來(lái)的性能提升。多核時(shí)代的到來(lái)，給傳統(tǒng)的串行編程模型帶來(lái)了巨人的沖擊。為了充分利用多核性能，就需要設(shè)計(jì)一種并行編程模型來(lái)編寫(xiě)更高效的應(yīng)用程序。
　　 并行編程模型，通俗的說(shuō)就是指并行編程的一種方式，就像結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)一樣。以往的并行編程模型一般都停留住科學(xué)研究階段，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的

3、并行架構(gòu)都是為科學(xué)計(jì)算服務(wù)的，價(jià)格高、普及率低，對(duì)非專業(yè)計(jì)算機(jī)研究人員，讓他們掌握并行編程方式比較困難。而且，以往的并行編程模型編寫(xiě)的程序難以移植，程序的維護(hù)和調(diào)試也非常困難。大部分的應(yīng)用是由計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)工作者將串行程序改寫(xiě)成并行程序米進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，這樣的代價(jià)是很大的。如今并行平臺(tái)架構(gòu)隨著多核的發(fā)展普及起來(lái)，特別是Intel多核架構(gòu)的廣泛應(yīng)用，使得并行編程模型越來(lái)越受到重視。
　　 本文的主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　

4、 首先系統(tǒng)地分析和研究了Intel多核處理器的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，討論了利用CPUID指令檢測(cè)Intel多核多處理器架構(gòu)中處理器的3層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信方式的3層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法，結(jié)合Intel多核多處理器結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了層次上的邏輯抽象，并討論了在不同層次下對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用程序運(yùn)行效果的影響；
　　 其次，研究了線程分派問(wèn)題，提出了一個(gè)線程分派架構(gòu)模型以及線程關(guān)系圖，并在此基礎(chǔ)上提出了貪心式線程分派算法，詳細(xì)介紹了算法思想，給出了算法流程，并對(duì)此