检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：韩兴上海交通大学

学位级别：博士

在过去的十几年中,随着工艺尺寸的进步,单芯片集成处理器核数逐步增加,众核处理器成为微处理器发展的趋势之一。传统的总线互连结构已无法适应众核处理器的需求,因此具有高并发特性的片上互连网络(No C)等非顺序互连结构逐渐成为众核处... 详细信息

在过去的十几年中,随着工艺尺寸的进步,单芯片集成处理器核数逐步增加,众核处理器成为微处理器发展的趋势之一。传统的总线互连结构已无法适应众核处理器的需求,因此具有高并发特性的片上互连网络(No C)等非顺序互连结构逐渐成为众核处理器中片上互连结构的主流趋势。非顺序互连结构的使用,增加了Cache一致性协议机制的设计复杂度和硬件开销,其高昂的代价限制了众核处理器的性能,即Cache一致性墙(Coherence Wall)的问题。为提高众核处理器中基于Cache一致性协议的核间通信性能,本文基于Cache一致性分区机制,在以下方面进行了研究:1)动态可扩展的Cache一致性分区机制。随着众核处理器中No C规模的增加,Cache一致性协议通常会带来巨大的广播和多播通信代价。当前的Cache一致性协议性能提升通常通过降低通信次数完成,但是其硬件代价较高;静态分区机制可以较低硬件开销避免No C规模上升带来的核间通信性能下降,但是其灵活度较低;而动态分区机制中Cache一致性协议设计较为复杂。由于并行应用程序在使用超过16个处理器核时加速比有限,为应对未来大规模众核处理器的应用场景,本文结合动态可扩展的子网划分机制,提出了动态可扩展的Cache一致性分区(SCCP)机制。基于Gem5的仿真测试表明,相较Token协议0.98%的额外硬件资源开销,SCCP机制以1.67%的硬件开销,提升平均18.8%的Cache系统性能和9%的系统总体性能。同时,与额外硬件开销为3.30%的Di Co协议相比,SCCP机制具有相近的性能。2)针对支持动态可扩展Cache一致性分区的不规则拓扑的子网划分机制。子网划分机制能够有效限制众核处理器中广播和多播的范围,降低并行应用程序之间的通信干扰,提高数据共享和核间通信的性能。传统的子网划分机制通常采用最佳适配的拓扑结构覆盖子网;该机制虽然能够减少广播范围和网络中数据包的数量,但是由于可用路由链路的减少会带来网络拥塞,从而增加了子网内数据包的平均网络延时。在本文提出的支持不规则拓扑结构的子网划分机制中,采用多个矩形子网嵌套的物理子网覆盖逻辑子网,可提供更多可用的路由路径。仿真测试表明,针对众核处理器中Cache一致性协议常见的5～10%的广播率,较当前已有的子网划分机制相比,可获得10%左右的性能提升。子网嵌套的子网划分机制可有效降低无死锁路由的设计复杂度,同时每个路由节点仅需添加两位寄存器,具有较低硬件代价。3)兼容消息传递机制的动态可重构Cache结构设计。为解决众核处理器中Cache一致性协议带来的核间通信的延时,现有的众核处理器及研究中提出了片内硬件支持的消息传递机制,提升了约13%的系统性能。然而在大规模众核处理器的设计中,通常采用轻量级核心运行单线程,因此在运算时独立的消息传递缓存(MPB)处于闲置状态;同时,运算时的Cache访问延时对独立MPB机制的整体性能也有重要的影响。因此,本文基于现有的Cache一致性协议,提出了可重构为MPB的动态可重构Cache结构(RMCC),可按需将片上SRAM存储重构为Cache或MPB使用;RMCC机制通过复用逻辑电路对基础Cache协议的状态进行扩展,在重构的Cache存储上实现了消息传递机制。仿真实验表明,相较硬件额外开销为5.26%的独立MPB机制,RMCC机制可以在相同的硬件开销下降低8%的Cache缺失率,在当前独立MPB实现机制基础上,提升约11.4%的性能;另外,在避免MPB的5.26%额外开销的情况下,可以带来与独立MPB机制相近的总体系统性能。本文针对众核处理器设计中面临的Cache一致性墙的挑战,分别对Cache一致性协议和子网划分机制进行研究和设计,同时兼顾片上消息传递机制的可重构设计,有效提高了众核处理器核间通信和数据共享性能。

关键词：众核处理器 Cache 一致性协议片上网络动态可重构子网划分广播消息传递无死锁路由算法

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基于交换超立方网的路由算法的研究

基于交换超立方网的路由算法的研究

引用

作者：曹入辉广西大学

学位级别：硕士

互联网已成为现代社会最重要的信息基础设施和人们工作、生活的重要组成部分。目前互联网采用的是一种“尽力而为”的传统模式，但是这种模式无法满足多媒体应用和各种用户对网络传输质量的要求。因此，以提高网络资源利用效率、为用户... 详细信息

互联网已成为现代社会最重要的信息基础设施和人们工作、生活的重要组成部分。目前互联网采用的是一种“尽力而为”的传统模式，但是这种模式无法满足多媒体应用和各种用户对网络传输质量的要求。因此，以提高网络资源利用效率、为用户提供高质量服务作为目标的服务质量研究是当前Internet领域的热点之一。网络的路由算法的目的是建立由源结点向目的结点路由时的路径，在设计一个路由算法时，应当考虑到算法的连通性，算法的自适应性，死锁和活锁的发生率和算法的容错能力四方面的性能。\n 在现今的网络拓扑结构中，作为流行的互连网络拓扑结构之一，超立方体(hypercube)有许多优良的优点，但是随着边数过多会引起成本效益下降。交换超立方网是一种新型的网络，它是超立方体的一个变体，它既保有了超立方体的优点，同时也克服了它的缺点。\n 本文主要是针对交换超立方网的路由算法进行研究和分析，分别在最短路径和死锁的避免两种情况下进行了分析。下面是本文的主要研究工作：\n 1针对交换超立方网络的最短路径的情况，利用图论的方法，研究分析交换超立方网的拓扑结构，提出相似子网的概念，并在此基础上，提出了一个交换超立方网的最短路径路由算法，理论分析表明它可输出任意一条最短路径，并通过仿真实验进一步验证了算法的有效性。\n 2针对路由算法的无死锁性进行了分析，利用维序路由和将交换超立方网中的部分物理通道分为二个虚拟通道的技术，提出了一种无死锁的最短路径路由算法，并给予了证明。\n 3针对算法的自适应性进行分析和研究，利用转弯模型和将一个物理通道分成二个虚通道进而形成2个不相交的虚拟网络的技术，提出了一种自适应性的无死锁路由算法。理论证明了算法的无死锁性。

关键词：交换超立方网最短路径虚拟网络自适应性无死锁路由算法

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不规则网络的数学模型实现

引用

计算机工程与设计 2011年第9期32卷 2997-2999,3114页

作者：刘辉上海电力学院计算机与信息工程学院上海200090

基于Duato的新方法论把无死锁路由算法与全适应路由算法联合起来,把每一个物理通道与V个虚拟通道相对应,避免网络中消息传递时发生等待死锁,从而使消息等待时间最小。计算每个消息的平均等待时间,再汇总计算所有消息的平均等待时间,从... 详细信息

基于Duato的新方法论把无死锁路由算法与全适应路由算法联合起来,把每一个物理通道与V个虚拟通道相对应,避免网络中消息传递时发生等待死锁,从而使消息等待时间最小。计算每个消息的平均等待时间,再汇总计算所有消息的平均等待时间,从而使建立的数学模型在估算网络性能时有很高的准确性。该模型提供了计算下一跳的地址的方法,实现了对网络性能的计算。

关键词：无死锁路由算法全适应路由算法虚拟通道数学模型最小等待时间

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