眾核系統(tǒng)動態(tài)分區(qū)Cache一致性協(xié)議與分區(qū)內(nèi)負(fù)載感知廣播機(jī)制研究.pdf

1、眾核處理器在片上集成了數(shù)十到數(shù)百個輕量級處理核，通過開發(fā)線程級的并行性來提高運算能力，眾核核數(shù)競賽已經(jīng)成為微處理器架構(gòu)的趨勢。在眾核系統(tǒng)中，處理核資源充足，一方面，這要求系統(tǒng)能夠有效的利用空閑資源，另一方面，核與核直接的通信代價是制約系統(tǒng)整體性能的重要因素。
　　研究表明，隨著眾核處理器核數(shù)目的增加，Cache一致性協(xié)議的性能急劇下降，現(xiàn)有的全局Cache一致性在大規(guī)模的眾核系統(tǒng)中并不可行。具體的說，隨著多播和廣播通信的增加，片上

2、互連網(wǎng)絡(luò)（Network-on-Chip，NoC）的通信負(fù)載急劇增加、吞吐率急劇下降，這說明現(xiàn)有的NoC結(jié)構(gòu)無法有效地支持Cache一致性產(chǎn)生的眾多全局多播、廣播包。
　　對此，一種主流的方法是對眾多處理核進(jìn)行分區(qū)，每個分區(qū)包含若干處理核，一個分區(qū)運行一個任務(wù)，分區(qū)之間不共享資源。基于這一任務(wù)級的分區(qū)機(jī)制，本文從三個方面提出機(jī)制，以支持分區(qū)內(nèi)的Cache一致性協(xié)議，提高Cache一致性協(xié)議和分區(qū)內(nèi)核間通信的性能：第一，在Token

3、一致性協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)的分區(qū)內(nèi)Token一致性協(xié)議，減少了Token協(xié)議的通信代價。第二，在邏輯分區(qū)與物理分區(qū)概念的基礎(chǔ)上，提出基于bLBDR的NoC層分區(qū)間通信隔離方法，在路由器內(nèi)使用較少的存儲空間就能實現(xiàn)分區(qū)間的通信隔離，同時支持分區(qū)的重疊。第三，在分區(qū)間通信隔離的基礎(chǔ)上，提出負(fù)載均衡的廣播路由算法，進(jìn)一步優(yōu)化分區(qū)內(nèi)廣播的性能。算法根據(jù)通信負(fù)載情況動態(tài)變化路由方式，從而在高低通信負(fù)載的情況下都能取得較低的時延。
　　本文