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范例一：(K=图书馆学 OR K=情报学) AND A=范并思 AND Y=1982-2016
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文献类型

3 篇 学位论文

馆藏范围

3 篇 电子文献
0 种 纸本馆藏

日期分布

学科分类号

3 篇 工学
- 3 篇 计算机科学与技术...

主题

3 篇 分片式处理器体系...
1 篇 计算模型的局限性
1 篇 数据预取
1 篇 设计空间探索
1 篇 程序执行模型
1 篇 基本块特征
1 篇 超块优化
1 篇 剖析信息
1 篇 类数据流驱动
1 篇 存储依赖预测
1 篇 一级数据缓存

机构

3 篇 中国科学技术大学

作者

1 篇 张军
1 篇 从明
1 篇 曾斌

语言

3 篇 中文

检索条件"主题词=分片式处理器体系结构"

共 3 条记录，以下是1-10 订阅

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详细简洁

排序：

分片式处理器体系结构上的超块优化技术

分片式处理器体系结构上的超块优化技术

引用

作者：曾斌中国科学技术大学

学位级别：硕士

在过去的十年中,微处理器的性能以每年大约50-60%的速度提升。然而,随着芯片制造工艺逐步接近硅原子的尺寸,微处理器学术界和工业界面临着诸多尚待解决的问题:比如处理器功耗快速增长导致散热量的快速增加,芯片内部线延迟加长导致信号... 详细信息

在过去的十年中,微处理器的性能以每年大约50-60%的速度提升。然而,随着芯片制造工艺逐步接近硅原子的尺寸,微处理器学术界和工业界面临着诸多尚待解决的问题:比如处理器功耗快速增长导致散热量的快速增加,芯片内部线延迟加长导致信号在单个时钟周期内所能到达的功能部件数目减少等一系列问题,处理器性能提升的两架马车——时钟频率和IPC (Instructions Per Cycle)正在失去以往的前进动力。种种迹象表明传统的处理器体系结构已经不能适应新的制造工艺的发展,各研究团队相继开发了新的处理器体系结构来取代传统的处理器体系结构,比如分片式处理器体系结构等。于此同时,新的分片式处理器体系结构对编译技术也提出了新的要求,超块形成和优化技术与分片式处理器体系结构之间的无缝融合成了值得研究的领域。本文研究了分片式处理器体系结构的优点和潜力以及它和超块形成和优化技术之间的结合性,探讨了分片式处理器体系结构上指令之间的直接数据传送问题,提出了基于剖析信息和关键路径长度的软件扇出树生成算法与基于基本块特征的MOV指令精简启发式算法,给出了它们的理论分析,在TRIPS编译器和调度器上实现了算法并对其进行了实验性能测试。基于剖析信息和关键路径长度的软件扇出树生成算法利用了程序剖析信息和块的静态特征,改进了Huffman算法并创新性地把它运用到了软件扇出树生成领域,该算法可以优化软件扇出树的结构,优先给执行概率高和处于关键路径上的指令播送数据,因而可以提高程序块的ILP。基于基本块特征的MOV指令精简启发式算法利用程序基本块的特征信息,比如依赖链首尾宽度比、依赖链长度以及分支指令的跳转概率等信息来指导谓词化过程,该算法可以有效地减少块内MOV指令数,提高块内有效指令比例,降低由谓词化所带来的执行延迟。本文的研究表明分片式处理器体系结构和超块技术之间可以很好地融合,分片式处理器体系结构可以利用超块结构来暴露程序中的ILP给硬件执行基底,块内指令之间的直接数据通信也可以在分片式处理器体系结构上作为全局命名空间机制的补充得到应用。块内指令之间直接通信模式的代价可以通过基于基本块特征的MOV指令精简算法和基于剖析信息和关键路径长度的软件扇出树生成算法来有效降低。此外,本文的研究也说明了剖析信息可以在调度器中得到很好地应用。

关键词：分片式处理器体系结构超块优化基本块特征剖析信息

来源：评论

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类数据流驱动的分片式处理器体系结构

类数据流驱动的分片式处理器体系结构

引用

作者：从明中国科学技术大学

学位级别：博士

纳米工艺代微处理器设计中存在的功耗、线延迟和设计复杂度等问题严重地制约了传统的程序执行模型和处理器体系结构的发展。分片式处理器体系结构就是为了应对这些挑战性问题而产生的,其基本思想是将计算、存储和互连资源组织成片式的... 详细信息

纳米工艺代微处理器设计中存在的功耗、线延迟和设计复杂度等问题严重地制约了传统的程序执行模型和处理器体系结构的发展。分片式处理器体系结构就是为了应对这些挑战性问题而产生的,其基本思想是将计算、存储和互连资源组织成片式的基本结构单元,这些片式单元是相对简单的、分布式控制且可重用的;大量的片式单元由高能效、可扩展的片上网络连接起来构成高效能的处理器。这种体系结构避免了片上长线延迟的产生,能够充分利用摩尔定律发展带来的丰富而廉价的晶体管资源,获得系统性能的提升。但目前分片式处理器体系结构还处于初级研究阶段,有许多关键技术值得探讨。本文分别从分片式处理器的程序执行模型和体系结构两个方面开展了深入的研究。主要研究内容和成果包括:（1）研究了类数据流计算模型的原理,提出了一种适于分片式处理器体系结构的类数据流驱动程序执行模型。在该程序执行模型中,由编译器将串行程序划分成一系列包含几十至上百条指令的超块;程序的执行以超块为原子单位进行取指、执行和提交。超块内部的计算采用数据流表示,用数据流图作为机器语言,向硬件显式表达指令间的并行性,无需硬件动态检测依赖,从而降低了硬件设计的复杂性;超块间采用控制流表示,既可以有效地利用程序中的数据局部性,又可以进一步利用线程级推测并行性。（2）分析了类数据流驱动的分片式处理器体系结构的设计空间,研究了影响分片式处理器性能的关键因素。首先,为了提高分片式处理器上计算资源的利用率,分别从数据流和控制流的角度分析了激进推测执行的可行性,并对推测深度给出了量化的标准;其次,为了给分片式处理器选择合适的互连网络结构,分析了多种互连拓扑结构对处理器性能的影响;然后,为了缓解分片式处理器结构及其多跳式的互连结构可能对访存造成的影响,分析了多种应用在分片式处理器的访存特征,研究了数据预取机制对降低访存延迟的作用;最后,为了更准确地探究应用对结构的需求,综合分析了应用在类数据流驱动的程序执行模型上的行为特征。（3）研究了分片式处理器的优化设计方案,提出了一种既能充分挖掘并行性,又能有效降低通信代价的片式单元设计思想。将单个片式单元的计算复杂度限制在应用潜在的指令级并行粒度上,同时,结合程序的通信局部性特征适当增大片式单元内的局部通信相联度,而无需改变整体的通信网络设计。实验表明,这种设计思想既能够满足应用对于指令级并行性的需求,又能够有效地降低关键路径上的数据流通信延迟。（4）基于该优化设计方案,设计并实现了一种类数据流驱动的分片式处理器体系结构TPA-PI。TPA-PI处理器采用DISC-I指令集体系结构,遵循类数据流驱动的程序执行模型。TPA-PI在开发更大的指令级并行性、片式单元有限的计算能力以及日益严峻的线延迟约束之间为单个片式单元的设计找到一个较好的设计折衷点,使得TPA-PI设计具有较好的可扩展性。（5）在TPA-PI的软件模拟环境上,评估了类数据流驱动程序执行模型及TPA-PI体系结构设计的有效性。实验结果印证了类数据流驱动的程序执行模型与控制流执行模型相比所具有的性能优势、片式单元的设计思想的正确性以及优化后的TPA-PI体系结构设计的合理性。本文的研究工作获得了如下一些重要的认识。首先,在分片式处理器体系结构设计中,程序执行模型、处理器核粒度、片上互连模型以及目标应用的特征都是影响其性能的重要因素。其次,将类数据流驱动的程序执行模型与分片式处理器相结合能够有效地利用片上提供的大量计算资源,在利用数据流驱动执行开发指令级并行性的同时,利用控制流的局部性开发更高层次的超块级和线程级并行性,适应不同特征的应用的需求。本文的研究工作和结果可用于指导分片式处理器的体系结构设计和进一步的优化。

关键词：分片式处理器体系结构程序执行模型类数据流驱动设计空间探索计算模型的局限性

来源：评论

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分片式处理器一级数据缓存的设计与优化

分片式处理器一级数据缓存的设计与优化

引用

作者：张军中国科学技术大学

学位级别：硕士

分片式处理器体系结构(TPA)能够很好地应对纳米工艺代的功耗、线延迟、设计和验证复杂度等一系列问题,是一种具有良好的性能扩展潜力的众核处理器体系结构设计方案。作为一种新型的处理器体系结构,分片式处理器的一级数据高速缓存是决... 详细信息

分片式处理器体系结构(TPA)能够很好地应对纳米工艺代的功耗、线延迟、设计和验证复杂度等一系列问题,是一种具有良好的性能扩展潜力的众核处理器体系结构设计方案。作为一种新型的处理器体系结构,分片式处理器的一级数据高速缓存是决定分片式处理器性能的一个重要因素,面临许多有待深入研究和解决的问题,包括访存延迟、通信和同步、存储二义性,以及可扩展性等。本文探索了分片式处理器(TPA-PI)的一级数据高速缓存的设计空间,提出了一种设计方案,并通过对其性能影响因素的量化分析完成了对该设计方案的优化。论文的主要研究内容和成果包括:(1)在充分调研学术界提出的分片式处理器体系结构一级数据缓存设计方案的基础上,给出了分片式处理器TPA-PI的一级数据缓存设计。一级数据缓存包含四个体以提高访存带宽,体与体之间的数据按地址交叉存储以减少数据同步,体与体之间的通信通过片上网络来进行。一级数据缓存主要包括Load&Store队列、缺失处理单元、存储依赖预测器等模块。(2)分析了应用在TPA-PI块执行模型下的数据依赖特征,提出了对TPA-PI的一级数据缓存设计的第一种优化—改进存储依赖预测器。模拟结果表明改进的存储依赖预测器可以提高大部分应用的存储依赖预测率。(3)分析了TPA-PI块执行模型的访存特征的基础上,提出了对TPA-PI的一级数据缓存设计的第二种优化—利用数据预取机制降低访存延迟。模拟结果表明数据预取机制可以减少访存指令的访存延迟。本文针对SPEC CPU 2000中部分程序的初步实验结果表明:两种优化方案在占用很少的片上资源的情况下可以适应大多数的应用程序。

关键词：分片式处理器体系结构一级数据缓存存储依赖预测数据预取

来源：评论

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