一種基于事務(wù)存儲模型的多核結(jié)構(gòu)上編程模型設(shè)計和實(shí)現(xiàn).pdf

1、多核芯片結(jié)構(gòu)需要解決的最具挑戰(zhàn)性的問題之一是設(shè)計能夠充分發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的并行程序設(shè)計模型。在多核結(jié)構(gòu)上采用由用戶顯式制導(dǎo)的并行程序設(shè)計模型，使用鎖和同步變量來實(shí)現(xiàn)同步的方法存在很大的局限性。事務(wù)存儲模型提供了一種在多核結(jié)構(gòu)上程序并行執(zhí)行和同步的方法，能夠解決由鎖機(jī)制帶來的一系列問題，提高程序的并發(fā)性。 TMCMS(Transactional-MemorybasedChipMultiple-Superscaler)是我們提出的一

2、種基于事務(wù)存儲模型的多核結(jié)構(gòu)，它利用軟/硬件協(xié)作的方式支持對串行程序中常用語言結(jié)構(gòu)的自動并行化并提供對多線程編程模型的支持，對程序員提供了更為方便的編程模型。 本文主要的研究內(nèi)容和成果包括下面幾個方面：(1)分析了現(xiàn)有并行系統(tǒng)由于存儲一致性和鎖機(jī)制設(shè)計帶來的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和編程上的困難，對比性地說明了事務(wù)存儲模型的優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)分析和對比了現(xiàn)有的事務(wù)存儲系統(tǒng)在解決硬件限制的方面所作的工作，提出利用多層次抽象和軟/硬件結(jié)合的方法才是提供更高

3、抽象級編程模型的可行途徑。(2)設(shè)計和實(shí)現(xiàn)了TMCMS上針對循環(huán)、子程序調(diào)用和多線程結(jié)構(gòu)的編程模型，編譯器通過將程序轉(zhuǎn)化為符合事務(wù)執(zhí)行模型的形式實(shí)現(xiàn)了對程序的自動并行化。(3)設(shè)計和實(shí)現(xiàn)了針對循環(huán)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)庫函數(shù)和XIT(TransactionalInitialStructure)結(jié)構(gòu)，通過調(diào)用硬件原語對用戶層提供特定的功能。(4)以FFT程序的線程化為例，從處理器個數(shù)對IPC(InstructionPerCycle)的影響和并行化軟件