检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：朱霞西北工业大学

学位级别：博士

本文受到国防十五预研课题的资助，研究高性能微处理器系统结构，在国内率先研究并设计了32位嵌入式微处理器ARMP （Aviation microelectronics center RISC MicroProcessor）。该处理器具有自主版权，采用自主设计的流水线结构进行控... 详细信息

本文受到国防十五预研课题的资助，研究高性能微处理器系统结构，在国内率先研究并设计了32位嵌入式微处理器ARMP （Aviation microelectronics center RISC MicroProcessor）。该处理器具有自主版权，采用自主设计的流水线结构进行控制，具有优良的实时性和精确中断的特点，在指令集上与PowerPC 603e指令集完全兼容。该处理器目前正在进行后端设计，即将采用0.25μm CMOS工艺流片，整个处理器的晶体管数目为380万，封装形式是QFP240，Die面积为98mm2。为了对今后的微处理器设计提供技术储备，本文深入了解国内外目前最先进的微处理器系统结构研究工作，明确了该领域研究的发展方向和研究难点。目前微处理器系统结构设计已经进入线程级并行的时代。多份硬件现场共享一组执行单元的多线程处理器能灵活地利用程序中的指令级并行和线程级并行，从而提供更好的性能。2002年2月Intel公布其在Intel（?） XeonTM处理器上使用了超线程技术[MBHH+02]，表明XeonTM处理器本质上是两份硬件现场共享一组处理器执行单元的多线程处理器。在这种背景下，本文研究支持线程级并行的硬件技术，尤其是执行单元为超标量结构的多线程处理器。首先，在设计的嵌入式微处理ARMP的基础上进行改进，提出了一个超标量处理器模型，用于多线程处理器系统结构的研究与验证。其次，指令发射逻辑是超标量处理器中的关键路径，也是制约执行单元为超标量结构的多线程处理器主频提高的关键因素。本文提出了两种新的发射逻辑方案，使之更适合多线程处理器。其中，IET（Issue Enable Table）发射使能表方案，能及时得到操作数准备好信息，从而有效减少发射逻辑中进行相联比较的比较器数目，并能减少发射逻辑的功耗；另一种是EDM（Effective Dependence Matrix）高效相关阵列方案，能有效减少发射逻辑的线延时。此外，本文还提出了基于前导1计算的发射队列表项分配方案，该方案能够提高多线程处理器中发射队列表项的利用率。再次，目前的高性能微处理器都采用转移预测来解决控制相关。在执行单元为超标量结构的多线程处理器中，转移误预测损失会随着指令发射带宽和流水线级数的增加而增加。这使得高效地控制流处理成为微处理器系统结构设计的重要问题之一。本文提出多线程处理器的选择性双路径执行方案（Selective Dual Path Execution）。使用置信度评估方案来判断转移预测结果正确的概率，即转移预测的可信度。选择在多线程处理器中有空闲的硬件现场，并且置信度评估方案判断当前的转移预测为低置信度时，双路径执行转移指令的两个目标路径，从而降低西北工业大学博士学位论文误预测损失。为了得到适合选择性双路径执行的置信度评估方案，本文对提高处理器性能的转移预测进行深入研究，并根据误预测集群性，提出了新的置信度评估方案一一DCR（Deerease Constant or Reset）方案。DCR方案相对国际上现有方案能有效提高转移误预测被标识为低置信度的概率（由SPEC参数表示），同时能提高标识为低置信度的转移预测最终结果确实错误的概率（由PVN参数表示）。与国际上最新提出的置信度评估MDC方案比较，DCR方案中SPEC值和PVN值的提高分别为151.8%和42.19%。本文采用DCR置信度评估方案指导选择性双路径执行时的路径创建，接着设计了选择性双路径执行的标一记符，提出了选择性双路径执行的系统结构，并详细分析了选择性双路径执行的实现策略。本论文在进行各种理论和设计方法分析的同时，还针对采用的设计方法和提出的算法进行了大量的仿真工作，验证了正确性，其结果是令人鼓舞的，也为进一步研究打下了良好的基础。

关键词：微处理器线程级并行多线程处理器发射逻辑误预测损失置信度评估选择性双路径执行

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线程级猜测并行系统代码自动生成工具的设计与实现

线程级猜测并行系统代码自动生成工具的设计与实现

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作者：王家龙国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着计算机体系结构技术和芯片制造工艺的不断发展进步,众核化、异构化成为CPU体系结构发展的主要趋势。这给并行编程模型提出了新的要求,即既要保持代码的简洁,又能有效开发粗粒度并行。线程级猜测并行模型以简洁的代码标识程序中可能... 详细信息

随着计算机体系结构技术和芯片制造工艺的不断发展进步,众核化、异构化成为CPU体系结构发展的主要趋势。这给并行编程模型提出了新的要求,即既要保持代码的简洁,又能有效开发粗粒度并行。线程级猜测并行模型以简洁的代码标识程序中可能的并行区域,能够较好地满足这一要求。线程级猜测并行模型的简洁性是由编译器保证的,即编译器应能自动地将标注后的串行代码转换为可并行的代码。本文在深入分析线程级猜测并行模型HEUSPEC的基础上,基于Clang编译器前端设计实现了一个能够自动将C语言串行程序转换为HEUSPEC并行程序自动转换工具,C2H,在很大程度上减少了编写HEUSPEC并行程序的工作量、降低了学习、使用HEUSPEC并行编程模型的难度。本文的主要工作和创新点体现在以下三点:1、分析了HEUSPEC并行编程模型,在深入剖析HEUSPEC并行程序结构的基础上,提出了将串行C程序转换为HEUSPEC并行程序的流程:首先,获取串行C程序中的可并行段,标识出其中的冲突变量和本地变量;其次,根据上述信息生成HEUSPEC并行程序的主函数部分及猜测线程函数部分;最后,得到完整的HEUSPEC并行程序。2、串行代码中的循环结构是主要的可并行区域。本文深入分析了串行C程序中的三种循环结构,指出串行C程序中的可并行段一般为while循环和for循环,并分别提出了将它们转换为HEUSPEC并行代码的方法。3、本文基于Clang编译器设计了代码自动生成工具C2H,实现了串行C程序到HEUSPEC并行程序的自动转换。最后,本文在Intel?Core?i5-3200四核处理器平台上对C2H的功能和性能进行了测试。测试结果表明,由C2H生成的HEUSPEC并行程序不仅符合HEUSPEC并行程序的编写规范、具有很好的可读性,而且在性能上接近程序员手工编写的代码。本文所设计并实现的C2H代码自动生成工具很好地解决程序员手工开发HEUSPEC并行程序效率低下的问题,有效降低了程序员的工作量,提高了HEUSPEC并行编程模型的易用性。

关键词：线程级并行猜测并行 HEUSPEC Clang

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动态图上的最短路径距离并行算法

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北京大学学报（自然科学版） 2020年第1期56卷 112-122页

作者：韩硕邹磊北京大学计算机科学技术研究所

设计动态图上最短路径距离查询的并行计算框架。通过构建增量图的方法,实现一个批次内的多个查询在不同数据图版本的多线程并发执行。对于每个查询,使用双向宽度优先搜索算法来减少搜索空间,并提出搜索过程中扩展方向的决策函数。利用BS... 详细信息

设计动态图上最短路径距离查询的并行计算框架。通过构建增量图的方法,实现一个批次内的多个查询在不同数据图版本的多线程并发执行。对于每个查询,使用双向宽度优先搜索算法来减少搜索空间,并提出搜索过程中扩展方向的决策函数。利用BSR对数据图邻接表进行编码,结合SIMD指令和图顶点重标号算法,进一步提升数据级并行度。在真实图数据集下的大量实验验证了所提方法的高效性。

关键词：动态图最短路径距离增量图线程级并行数据级并行双向宽度优先搜索 SIMD

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一种基于路径优化的推测多线程划分算法

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软件学报 2012年第8期23卷 1950-1964页

作者：李远成赵银亮李美蓉杜延宁西安交通大学计算机科学与技术系陕西西安710049

推测多线程(speculative multithreading,简称SpMT)技术是一种实现非规则程序自动并行化的有效途径.然而,基于控制流图和分支预测技术的线程划分方法,不可避免地会受到划分路径上所存在的控制依赖和数据依赖的制约.目前,在传统的线程划... 详细信息

推测多线程(speculative multithreading,简称SpMT)技术是一种实现非规则程序自动并行化的有效途径.然而,基于控制流图和分支预测技术的线程划分方法,不可避免地会受到划分路径上所存在的控制依赖和数据依赖的制约.目前,在传统的线程划分算法中存在的一个重要问题是,在对划分路径进行选取时只考虑了控制依赖影响却不能有效地综合考虑数据依赖的影响,进而导致不能选取最佳的划分路径.因此,针对传统方法中这种依赖评估方法效率低下的问题,设计并实现了一种基于路径优化的线程划分算法.该算法通过引入基于程序切片技术的预计算方法,建立一种路径评估方法来评估程序间的控制和数据依赖.同时,引入控制线程体大小的启发式规则,以便有效地解决负载不平衡的问题.基于Olden测试集的测试结果表明,所提出的算法可以有效地对非规则程序进行划分,其平均加速比可以达到1.83.

关键词：推测多线程线程级并行线程划分路径优化自动并行化

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支持推测多线程的扩展多核模拟器Prophet+

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西安交通大学学报 2010年第10期44卷 13-17,35页

作者：宋少龙赵银亮冯博琴韦远科王旭昊赵恒星西安交通大学计算机科学与技术系西安710049

推测多线程技术是软硬件协同开发非规则应用程序的线程级并行性的有效方法.通过体系结构对推测并行执行模式的支持,编译器产生推测多线程目标代码实现自动并行化加速.文中针对硬件平台如何有效支持程序运行过程的分析及测试,提出了一种... 详细信息

推测多线程技术是软硬件协同开发非规则应用程序的线程级并行性的有效方法.通过体系结构对推测并行执行模式的支持,编译器产生推测多线程目标代码实现自动并行化加速.文中针对硬件平台如何有效支持程序运行过程的分析及测试,提出了一种支持推测并行执行模式的超标量流水线结构和一种基于独立栈的运行时内存空间管理方法.通过对Prophet模拟器扩展实现,并经Olden基准程序测试表明,扩展后的Prophet+在保持Prophet模拟器性能的前提下,提高了模拟器的精度和灵活性.

关键词：线程级并行推测多线程片上多处理器流水线模拟器

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Prophet推测多线程系统设计与实现

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计算机科学 2011年第2期38卷 296-301页

作者：李钟赵银亮杜延宁西安交通大学计算机科学与技术系西安710049

推测多线程技术通过推测执行的方式开发应用程序的线程级并行性,以提高程序执行性能。该技术一般通过执行模型来检测运行时可能的线程推测错误情况,并采取合适的机制恢复程序正确运行。描述的Prophet是一种基于硬件实现的推测多线程执... 详细信息

推测多线程技术通过推测执行的方式开发应用程序的线程级并行性,以提高程序执行性能。该技术一般通过执行模型来检测运行时可能的线程推测错误情况,并采取合适的机制恢复程序正确运行。描述的Prophet是一种基于硬件实现的推测多线程执行模型。重点描述了Prophet执行模型针对执行模型设计的关键问题的解决方案,包括Prophet的线程状态控制和多版本的Cache系统,Prophet的多版本Cache系统提供了推测数据缓存功能,并使用基于总线监听的Cache协议实现了数据依赖违规检测。还给出了使用Olden基准程序对Prophet执行模型进行功能和性能测试的结果,并分析说明了Prophet系统可以有效地开发应用程序的线程级并行性。

关键词：推测多线程线程级并行推测多线程执行模型推测多线程体系结构

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萤火虫2:一种多态并行机的硬件体系结构

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计算机工程与科学 2014年第2期36卷 191-200页

作者：李涛杨婷易学渊蒲林钱博文黄光新黄虎才韩俊刚西安邮电大学电子工程学院陕西西安710061 西安邮电大学计算机学院陕西西安710061

提出了一种新型的多态高效并行阵列机结构——萤火虫2号阵列机。该结构的处理单元可以在SIMD和MIMD两种模式下运行,兼有异步执行机制,还可以实现分布式指令级并行处理。采用了硬件的多线程管理器和高效通信机制,这些机制使得此种阵列机... 详细信息

提出了一种新型的多态高效并行阵列机结构——萤火虫2号阵列机。该结构的处理单元可以在SIMD和MIMD两种模式下运行,兼有异步执行机制,还可以实现分布式指令级并行处理。采用了硬件的多线程管理器和高效通信机制,这些机制使得此种阵列机能够实现效率很高的线程级并行运算、数据级并行运算和分布式指令级并行运算。尤其值得指出的是,此种阵列机的流处理性能堪与专用集成电路匹敌。该结构还能有效实现静态与动态数据流计算,可以高效实现图形、图像和数字信号处理任务。

关键词：阵列机多态处理器计算机图形图像处理信号处理数据级并行线程级并行

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一种基于综合历史信息的SMT结构分支预测算法

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计算机科学 2008年第2期35卷 259-262页

作者：王晶樊晓桠叶曾西北工业大学计算机学院西安710072

在SMT结构中,可以同时从多个线程中取指。当可取指线程个数较少时,分支预测的重要性与在超标量处理器中的相比有增无减,因为SMT结构中转移误预测的代价更大了。影响分支预测准确率的关键因素是历史信息的组织方式和更新方式。本文仿真... 详细信息

在SMT结构中,可以同时从多个线程中取指。当可取指线程个数较少时,分支预测的重要性与在超标量处理器中的相比有增无减,因为SMT结构中转移误预测的代价更大了。影响分支预测准确率的关键因素是历史信息的组织方式和更新方式。本文仿真分析了这些因素对分支预测准确率的影响,提出了一种基于综合历史信息的分支预测算法——IHBP,把全局信息和局部信息结合在一起预测转移,解决了SMT结构中分支预测信息过时、混乱等问题,使得预测的准确率更具备鲁棒性。仿真结果表明:在8线程结构中,该算法与目前国际普遍采用的Gshare算法和Pag算法相比,分支预测准确率分别提高了8.5%和2.3%。

关键词：线程级并行同时多线程分支预测

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GPGPU上基于运行时特征的动态并行度调度算法

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小型微型计算机系统 2015年第12期36卷 2798-2802页

作者：于玉龙王宇新郭禾大连理工大学软件学院辽宁大连116621 大连理工大学计算机科学与技术学院辽宁大连116024

调度算法对于保障GPGPU内大规模并发线程的高效运行至关重要.调度器需要根据程序的计算特征和GPGPU内各种逻辑单元的设置情况选择合理的线程并行度.然而现有调度算法或采用静态固化并行度、或调整粒度过粗,均无法在动态调整的同时保持... 详细信息

调度算法对于保障GPGPU内大规模并发线程的高效运行至关重要.调度器需要根据程序的计算特征和GPGPU内各种逻辑单元的设置情况选择合理的线程并行度.然而现有调度算法或采用静态固化并行度、或调整粒度过粗,均无法在动态调整的同时保持合理的并行度参数.基于两层次调度算法TL,通过对GPGPU运行时特征的动态监测,针对细粒度Warp调度提出了结合运行时资源使用特征和指令特征的动态并行度调度算法DTL和D2TL.在性能模拟器GPGPU-Sim上的仿真实验证明,相对传统TL调度算法,DTL和D2TL分别达到平均14.4%和19.6%的性能加速.

关键词： GPGPU 两层次调度线程级并行动态并行度

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单片多处理器的研究

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计算机应用研究 2007年第9期24卷 46-49页

作者：史莉雯樊晓桠张盛兵西北工业大学航空微电子中心西安710072

单片多处理器结构支持较高线程级的并行,能显著提高性能。介绍了单片多处理器的结构,对一些结构模型和实际的商用处理器进行举例,并对关键技术进行了研究分析。

关键词：单片多处理器线程级并行存储层次核间互连多核任务调度

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