多核系統(tǒng)中的程序性能優(yōu)化研究.pdf

1、多核處理器在一個(gè)處理器芯片上集成多個(gè)處理器核心，可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程。長(zhǎng)期以來，處理器芯片上的晶體管數(shù)目不斷增加，處理器的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，但因?yàn)楣暮凸に嚨确矫娴南拗疲幚砥鞯臅r(shí)鐘頻率無法再繼續(xù)提高。隨著處理器廠商紛紛推出各自的多核處理器，多核系統(tǒng)在我們的工作和生活中迅速得到普及，并且每個(gè)處理器中的核數(shù)目還在不斷的增加。多核處理器的普及給應(yīng)用程序的發(fā)展帶來了巨大的挑戰(zhàn)，多核處理器中每個(gè)核的計(jì)算能力并沒有增強(qiáng)，它是通過組合多個(gè)處理核來提供強(qiáng)

2、大的計(jì)算能力。傳統(tǒng)的串行應(yīng)用程序無法方便的直接借助處理器核數(shù)目的增加提升性能，必須通過并行化或者同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序才能充分發(fā)揮多核系統(tǒng)的計(jì)算能力。
　　 本文從應(yīng)用程序性能優(yōu)化和系統(tǒng)整體性能優(yōu)化兩個(gè)角度，研究了多核系統(tǒng)中的程序性能優(yōu)化方法，并驗(yàn)證其有效性。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1.對(duì)于多核系統(tǒng)中的應(yīng)用程序性能優(yōu)化，本文分別研究了串行程序性能優(yōu)化方法，并行程序設(shè)計(jì)方法和并行程序性能優(yōu)化方法。通過為程序設(shè)計(jì)并行算

3、法并實(shí)現(xiàn)，可以使程序同時(shí)利用多個(gè)核的計(jì)算能力。通過對(duì)并行程序進(jìn)行優(yōu)化，可以使程序更充分的發(fā)揮多個(gè)核的計(jì)算能力，其方法包括增加任務(wù)數(shù)量改善負(fù)載均衡，選擇最優(yōu)的線程與處理核之間關(guān)聯(lián)策略，設(shè)計(jì)無鎖機(jī)制減少同步開銷，消除線程間高速緩存?zhèn)喂蚕淼鹊取?br>　　 2.本文通過對(duì)多個(gè)圖像特征提取和馬爾可夫決策過程求解程序進(jìn)行性能優(yōu)化，使這些應(yīng)用程序在多核系統(tǒng)中的性能獲得了較大提升，并驗(yàn)證了所采用的性能優(yōu)化方法能夠有效的提高應(yīng)用程序在多核系統(tǒng)中的性能

4、。
　　 3.對(duì)于多核系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化，本文研究了多線程之間對(duì)共享緩存空間的競(jìng)爭(zhēng)問題，這種競(jìng)爭(zhēng)會(huì)損害整個(gè)系統(tǒng)以及各個(gè)程序的性能。本文提出了基于工作集模型分析和預(yù)測(cè)共享緩存上線程競(jìng)爭(zhēng)情況的方法，并發(fā)現(xiàn)如果同時(shí)運(yùn)行線程的工作集大小之和超出共享緩存容量，或者同時(shí)運(yùn)行線程的時(shí)間局部性強(qiáng)度差異較大時(shí)，線程受到的干擾就會(huì)比較劇烈，性能損失比較嚴(yán)重。
　　 4.本文提出了一種基于工作集模型的線程調(diào)度方法。本方法通過一組監(jiān)測(cè)單元以較小