多核處理器映射關(guān)鍵技術(shù)研究——流水線(xiàn)型調(diào)度與映射集成算法研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的晶體管可以被集成到同一塊芯片中，但是由于頻率提升所導(dǎo)致的功耗問(wèn)題以及電路可靠性等問(wèn)題成為了制約頻率提高關(guān)鍵問(wèn)題，特征尺寸的減小并未導(dǎo)致原摩爾定律所預(yù)測(cè)的電路頻率的提升。對(duì)于傳統(tǒng)單核處理器，顯然已經(jīng)不能通過(guò)頻率的提高來(lái)達(dá)到計(jì)算性能的提升，同時(shí)考慮到設(shè)計(jì)復(fù)雜性等問(wèn)題，這種處理器架構(gòu)達(dá)到了瓶頸。因此，在不能提高頻率的前提下，多核處理器架構(gòu)被應(yīng)用以進(jìn)一步提高單芯片處理器的性能。而對(duì)于片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)總線(xiàn)所存在的

2、性能、功耗及擴(kuò)展性等問(wèn)題，片上網(wǎng)絡(luò)的概念被提出，并且目前廣泛運(yùn)用于多核處理器核間的互聯(lián)中。在這樣的背景下，本文進(jìn)行了基于NoC互聯(lián)的多核處理器設(shè)計(jì)中的任務(wù)調(diào)度和處理器核映射問(wèn)題。同時(shí)，考慮到流應(yīng)用的廣泛使用以及特殊性質(zhì)，本文采用了流水線(xiàn)型的調(diào)度形式。
　　在具體內(nèi)容展示過(guò)程中，本文首先進(jìn)行了任務(wù)調(diào)度與處理器核映射的前期工作，程序特征提取的相關(guān)內(nèi)容的介紹。在這一部分中，本文采用了SUIF2工具針對(duì)C語(yǔ)言進(jìn)行了對(duì)于程序并行處理過(guò)程必不

3、可少的兩組程序信息的提取，即對(duì)for循環(huán)和程序語(yǔ)句信息的提取。并分別通過(guò)測(cè)試實(shí)例說(shuō)明了本部分信息提取程序的功能。
　　隨后，本文針對(duì)任務(wù)調(diào)度和處理器核映射的問(wèn)題進(jìn)行了關(guān)于軟件應(yīng)用、硬件參數(shù)、問(wèn)題解和求解目標(biāo)的數(shù)學(xué)建模。同時(shí)，經(jīng)過(guò)分析討論，提出了問(wèn)題解的約束條件，并且根據(jù)問(wèn)題解的特點(diǎn)，對(duì)于三個(gè)解向量分別的討論和轉(zhuǎn)換，對(duì)于解空間大小進(jìn)行了一定的削減。轉(zhuǎn)換后的解空間為的幾何意義為一個(gè)凸多面體，因此，本文將該模型稱(chēng)為多面體模型。
　

4、　對(duì)問(wèn)題的數(shù)學(xué)建模完成后，本文首先對(duì)于該問(wèn)題的求解算法進(jìn)行了分析比較，并且確定了采用模擬退火算法作為多面體解空間的搜索算法。隨后，經(jīng)過(guò)對(duì)于算法和模型特點(diǎn)的分析，對(duì)于算法進(jìn)行了優(yōu)化，并且確定了算法中的參數(shù)設(shè)置。
　　最后，本文采用了一系列的隨機(jī)任務(wù)圖和一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用對(duì)于算法的特性和效果進(jìn)行分析，并采用了一個(gè)最近提出的算法進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)證明，針對(duì)隨機(jī)任務(wù)圖，本文所提出的算法相對(duì)于該算法可以得到2.76～4.63倍的吞吐率提高，并且隨