多核處理器映射關(guān)鍵技術(shù)研究——流水線型調(diào)度與映射集成算法研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，越來越多的晶體管可以被集成到同一塊芯片中，但是由于頻率提升所導(dǎo)致的功耗問題以及電路可靠性等問題成為了制約頻率提高關(guān)鍵問題，特征尺寸的減小并未導(dǎo)致原摩爾定律所預(yù)測的電路頻率的提升。對于傳統(tǒng)單核處理器，顯然已經(jīng)不能通過頻率的提高來達(dá)到計算性能的提升，同時考慮到設(shè)計復(fù)雜性等問題，這種處理器架構(gòu)達(dá)到了瓶頸。因此，在不能提高頻率的前提下，多核處理器架構(gòu)被應(yīng)用以進(jìn)一步提高單芯片處理器的性能。而對于片上系統(tǒng)設(shè)計中傳統(tǒng)總線所存在的

2、性能、功耗及擴(kuò)展性等問題，片上網(wǎng)絡(luò)的概念被提出，并且目前廣泛運(yùn)用于多核處理器核間的互聯(lián)中。在這樣的背景下，本文進(jìn)行了基于NoC互聯(lián)的多核處理器設(shè)計中的任務(wù)調(diào)度和處理器核映射問題。同時，考慮到流應(yīng)用的廣泛使用以及特殊性質(zhì)，本文采用了流水線型的調(diào)度形式。
　　在具體內(nèi)容展示過程中，本文首先進(jìn)行了任務(wù)調(diào)度與處理器核映射的前期工作，程序特征提取的相關(guān)內(nèi)容的介紹。在這一部分中，本文采用了SUIF2工具針對C語言進(jìn)行了對于程序并行處理過程必不

3、可少的兩組程序信息的提取，即對for循環(huán)和程序語句信息的提取。并分別通過測試實(shí)例說明了本部分信息提取程序的功能。
　　隨后，本文針對任務(wù)調(diào)度和處理器核映射的問題進(jìn)行了關(guān)于軟件應(yīng)用、硬件參數(shù)、問題解和求解目標(biāo)的數(shù)學(xué)建模。同時，經(jīng)過分析討論，提出了問題解的約束條件，并且根據(jù)問題解的特點(diǎn)，對于三個解向量分別的討論和轉(zhuǎn)換，對于解空間大小進(jìn)行了一定的削減。轉(zhuǎn)換后的解空間為的幾何意義為一個凸多面體，因此，本文將該模型稱為多面體模型。
　

4、　對問題的數(shù)學(xué)建模完成后，本文首先對于該問題的求解算法進(jìn)行了分析比較，并且確定了采用模擬退火算法作為多面體解空間的搜索算法。隨后，經(jīng)過對于算法和模型特點(diǎn)的分析，對于算法進(jìn)行了優(yōu)化，并且確定了算法中的參數(shù)設(shè)置。
　　最后，本文采用了一系列的隨機(jī)任務(wù)圖和一個實(shí)際的應(yīng)用對于算法的特性和效果進(jìn)行分析，并采用了一個最近提出的算法進(jìn)行了對比。實(shí)驗(yàn)證明，針對隨機(jī)任務(wù)圖，本文所提出的算法相對于該算法可以得到2.76～4.63倍的吞吐率提高，并且隨