多核系統(tǒng)中的程序性能優(yōu)化研究.pdf

1、多核處理器在一個處理器芯片上集成多個處理器核心，可同時執(zhí)行多個線程。長期以來，處理器芯片上的晶體管數(shù)目不斷增加，處理器的設(shè)計越來越復雜，但因為功耗和工藝等方面的限制，處理器的時鐘頻率無法再繼續(xù)提高。隨著處理器廠商紛紛推出各自的多核處理器，多核系統(tǒng)在我們的工作和生活中迅速得到普及，并且每個處理器中的核數(shù)目還在不斷的增加。多核處理器的普及給應(yīng)用程序的發(fā)展帶來了巨大的挑戰(zhàn)，多核處理器中每個核的計算能力并沒有增強，它是通過組合多個處理核來提供強

2、大的計算能力。傳統(tǒng)的串行應(yīng)用程序無法方便的直接借助處理器核數(shù)目的增加提升性能，必須通過并行化或者同時執(zhí)行多個程序才能充分發(fā)揮多核系統(tǒng)的計算能力。
　　 本文從應(yīng)用程序性能優(yōu)化和系統(tǒng)整體性能優(yōu)化兩個角度，研究了多核系統(tǒng)中的程序性能優(yōu)化方法，并驗證其有效性。本文的主要工作和創(chuàng)新點如下：
　　 1.對于多核系統(tǒng)中的應(yīng)用程序性能優(yōu)化，本文分別研究了串行程序性能優(yōu)化方法，并行程序設(shè)計方法和并行程序性能優(yōu)化方法。通過為程序設(shè)計并行算

3、法并實現(xiàn)，可以使程序同時利用多個核的計算能力。通過對并行程序進行優(yōu)化，可以使程序更充分的發(fā)揮多個核的計算能力，其方法包括增加任務(wù)數(shù)量改善負載均衡，選擇最優(yōu)的線程與處理核之間關(guān)聯(lián)策略，設(shè)計無鎖機制減少同步開銷，消除線程間高速緩存?zhèn)喂蚕淼鹊取?br>　　 2.本文通過對多個圖像特征提取和馬爾可夫決策過程求解程序進行性能優(yōu)化，使這些應(yīng)用程序在多核系統(tǒng)中的性能獲得了較大提升，并驗證了所采用的性能優(yōu)化方法能夠有效的提高應(yīng)用程序在多核系統(tǒng)中的性能

4、。
　　 3.對于多核系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化，本文研究了多線程之間對共享緩存空間的競爭問題，這種競爭會損害整個系統(tǒng)以及各個程序的性能。本文提出了基于工作集模型分析和預測共享緩存上線程競爭情況的方法，并發(fā)現(xiàn)如果同時運行線程的工作集大小之和超出共享緩存容量，或者同時運行線程的時間局部性強度差異較大時，線程受到的干擾就會比較劇烈，性能損失比較嚴重。
　　 4.本文提出了一種基于工作集模型的線程調(diào)度方法。本方法通過一組監(jiān)測單元以較小