检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：程元中国科学院研究生院

学位级别：硕士

多核处理器现在已经被广泛应用，但是大多的传统体系结构模拟器都仍然是串行运行的。众核的体系结构仍然在摸索创新中，我们需要一个有效的加速方法，用尽可能少的改动加速原有的串行模拟器，使模拟器能获得更快的模拟速度。\n Sim... 详细信息

多核处理器现在已经被广泛应用，但是大多的传统体系结构模拟器都仍然是串行运行的。众核的体系结构仍然在摸索创新中，我们需要一个有效的加速方法，用尽可能少的改动加速原有的串行模拟器，使模拟器能获得更快的模拟速度。\n SimK模拟框架是一个高效的、高度优化过的PDES的模拟框架，进行适量的改进，可以适用于众核芯片模拟的并行化。本文完成了在Godson-T众核模拟器上整合SimK，成为并行运行的P-GAS模拟器的工作。\n 本文提出了一种对众核芯片模拟器模块进行有效划分的方案。对模拟器模块进行并行化划分时，不仅仅应该从芯片模块的逻辑功能出发，更应该考虑模块的物理位置、通信量和并行后的负载平衡等的考虑。\n 并行框架的同步向来是开销很大且很难解决的问题，处理不当就会造成死锁等很麻烦的异常情况。本文在对串行模拟器GAS进行并行化的过程中，提出了在时序精确的芯片模拟中可能出现的0延迟事件对PDES同步方式的影响，以及会造成的错误。在发现问题的同时，提出了一种有效可行的解决方法：0延迟计数器。通过PE对“被动事件”的记录，准确得到何时应该步进到下一个时钟周期的信息。这种方法既不影响整体性能，又能完美的解决问题。\n 除了同步，消息传递也是并行的附加开销中不可忽视的一项。本文基于Godson-T模拟器的统一消息格式，对SimK的消息传递机制进行了优化，大量减少了消息传递的操作次数。对跨进程和跨宿主机等的大型模拟规模来说，这种优化所得到的效果更加明显。\n 测试数据显示，运行Splash-2测试集，与串行版本相比，16线程的并行版本能达到平均10.9倍最高13.6倍的加速比，而时钟精确度差异平均不到0.1%。而且，由于减少了插入队列的开销，在单线程运行时能够达到超线性加速比。我们得出了PDES可以作为时钟精确的众核模拟器并行化利器的结论。

关键词：众核模拟器并行框架多核处理器 SimK模拟框架 PDES同步 0延迟计数器

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高通量众核并行模拟加速技术研究

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计算机工程 2017年第4期34卷 73-78,89页

作者：方国庆李文明余洋张洋叶笑春安虹中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230027 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

高通量应用的迅猛发展使得模拟速度成为大规模众核体系结构研究的瓶颈。为此,基于高通量众核结构模拟平台,提出一系列模拟加速技术。采用查找表方法加速指令译码,从事件调度算法、时间推进算法以及队列无锁化等角度优化并行离散事件模... 详细信息

高通量应用的迅猛发展使得模拟速度成为大规模众核体系结构研究的瓶颈。为此,基于高通量众核结构模拟平台,提出一系列模拟加速技术。采用查找表方法加速指令译码,从事件调度算法、时间推进算法以及队列无锁化等角度优化并行离散事件模拟框架,以内存池管理方案提高内存管理效率。实验结果表明,与优化前方案相比,查找表、并行离散事件模拟和内存池3种加速方案在模拟速度上表现较优。

关键词：高通量处理器众核模拟器查找表离散事件内存池

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高通量众核并行模拟加速技术研究

高通量众核并行模拟加速技术研究

引用

作者：方国庆中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着大数据应用日益普及,数据规模高速增长,对处理器性能提出巨大挑战。高通量众核处理器在运行速度、单位面积能耗以及扩展性方面的改进成为计算机体系结构领域的研究热点。由于芯片制造工艺复杂、成本高昂,软件模拟器作为体系结构研... 详细信息

随着大数据应用日益普及,数据规模高速增长,对处理器性能提出巨大挑战。高通量众核处理器在运行速度、单位面积能耗以及扩展性方面的改进成为计算机体系结构领域的研究热点。由于芯片制造工艺复杂、成本高昂,软件模拟器作为体系结构研究的重要工具在研究的许多阶段中都发挥着非常重要的辅助作用。软件模拟器最重要的评价指标是模拟速度,尤其是在大规模众核结构模拟中,提高模拟速度至关重要。本文详细地分析了现有的模拟器加速技术,并将其归类为提高单条指令或指令块模拟速度的技术、减少被模拟指令数量的技术以及利用硬件平台的并行性和提高模拟算法的并发度的技术。在此基础上,本文提出以下两个方案进行对高通量众核处理器的模拟进行改进与优化。(1)基于优化单条指令或指令块的思路,本文提出使用查找表方法对指令译码进行加速。由于宿主机上拥有相对充足的内存资源,故可以将模拟器运行过程中需要反复进行的一些计算预先完成并将结果以表的形式保留在内存中,以后遇到同样的计算时,只进行一次查表操作即可。本文对译码过程中遇到的PopCount问题、条件域检查以及踪迹缓存等方面使用查找表技术进行加速。查找表技术的引入既提升了指令译码的模拟速度,又使得编码实现更加简洁灵活。(2)基于利用硬件模拟平台并行性和提高模拟算法并发度的思路,设计实现了从多个角度优化的并行离散事件模拟框架。首先,模拟框架采用随机映射的事件调度算法,显著提高了模拟过程中的负载均衡性；其次,框架采用cycle-by-cycle的时间推进算法消除了CMB同步算法中高额的同步开销,这得益于以红黑树结构对事件队列的管理；同时,框架基于单写者单读者模型实现未来事件队列的无锁化,避免了事件调度过程中的大量锁开销。最后,在模拟过程中,大数据负载中海量的离散数据访问请求表现为组件频繁的内存操作,本文选择内存池方案对其进行管理。内存池方案以少数几次大规模内存分配代替频繁的小规模内存申请和释放,回避了动态内存管理方案固有的操作延迟,内存操作效率提升显著。代表性的大数据应用包括单词计数(WordCount)、T级数据排序(TeraSort)以及模式匹配(KMP)被用于本文加速方案的性能评估。实验结果表明查找表方案将PopCount问题解决速度提高26.14倍,并行离散事件模拟框架的优化将总体性能提升3.94倍。

关键词：高通量众核模拟器查找表并行离散事件模拟内存池

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