多核處理器中具有臨界區(qū)的多線程調(diào)度方法研究.pdf

1、隨著多核技術(shù)以及多線程技術(shù)的發(fā)展，多線程在多核處理器上的調(diào)度問題成為研究熱點。由于多核處理器結(jié)構(gòu)的復雜性，使得資源管理更困難。當多線程在多核平臺上運行時，怎樣更好的利用多核資源，讓多線程能夠正確快速的執(zhí)行，決定了系統(tǒng)性能的提高。一個優(yōu)秀的針對多核處理器的線程調(diào)度算法可以有效利用資源，提高系統(tǒng)吞吐率，兼顧公平性，降低程序的響應(yīng)時間和周轉(zhuǎn)時間。
　　對于多核多線程的調(diào)度方法的研究，一般都先提出一種多線程的模型，并在這種模型的基礎(chǔ)上針對

2、不同的多核平臺提出不同的調(diào)度方法。在多線程模型上，很多人都選擇DAG圖，但是傳統(tǒng)的DAG圖有其自身的缺陷，例如不能對任務(wù)間的關(guān)系進行近一步的刻畫。本文針對具有臨界區(qū)的線程，提出一種基于Forest的多線程調(diào)度模型，通過該模型維護線程間的前后依賴、數(shù)據(jù)資源和共享資源關(guān)系。為有效的提高系統(tǒng)性能，減少計算資源空閑時間，提出了綜合考慮線程共享資源情況以及前后依賴關(guān)系的調(diào)度方法CSTS算法。該算法以臨界區(qū)作為線程間共享資源的依據(jù)，對具有相同臨界區(qū)

3、線程進行同核調(diào)度。并且由于臨界區(qū)不可同時執(zhí)行的特點，臨界區(qū)成為限制系統(tǒng)整體性能的重要因素。為減少由臨界區(qū)而造成的堵塞，算法提出了基于臨界區(qū)的優(yōu)先級計算方法，并且兼顧公平性。
　　在多核處理器中，由于各核間計算能力的不同，異構(gòu)多核處理器較同構(gòu)多核處理器更具有實用性。因此，本文除針對一般多核處理器設(shè)計了多線程模型以及基于該森林模型的調(diào)度方法外，還針對異構(gòu)多核處理器各核間處理能力的不同，優(yōu)化了加速臨界區(qū)算法。加速臨界區(qū)算法可以有效縮短具

4、有臨界區(qū)的線程的執(zhí)行時間，但是有可能會造成無關(guān)臨界區(qū)串行化的問題。本文在加速臨界區(qū)算法基礎(chǔ)上提出改進加速臨界區(qū)算法。該算法跟蹤記錄所有包含臨界區(qū)的線程在核上的執(zhí)行情況，對線程的優(yōu)先級因子進行調(diào)整，通過該優(yōu)先級因子指導線程在高速核與低速核間的動態(tài)遷移。該算法不僅加速了臨界區(qū)的執(zhí)行而且能有效解決加速臨界區(qū)方法所造成的線程在高速核上的堵塞的問題。
　　本文采用模擬實驗的方法對基于森林線程模型的算法進行模擬驗證。較同類算法對于臨界區(qū)密集型