支持推測并行化的可擴(kuò)展事務(wù)存儲體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能評價(jià).pdf

1、片上多核作為當(dāng)今處理器設(shè)計(jì)的主流技術(shù)，依賴多線程應(yīng)用來充分發(fā)揮性能優(yōu)勢。但是傳統(tǒng)的并行編程在編程效率與正確性方面卻存在問題，嚴(yán)重制約了對多核平臺上大量計(jì)算資源的利用。事務(wù)存儲與線程級推測技術(shù)分別從顯式并行編程的同步與串行程序的并行化兩個(gè)方面入手解決傳統(tǒng)多線程編程的困難。它們均通過激進(jìn)地并行執(zhí)行來充分挖掘程序中更多的并行性，并利用硬件進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)依賴檢測以保證結(jié)果的正確性、簡化編程。現(xiàn)有的研究往往僅專注于其中一種技術(shù)，通過復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)來

2、獲取有限的性能提升。尤其是現(xiàn)有的線程級推測方案，大都使用了緊耦合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與復(fù)雜的緩存機(jī)制。本文通過從這兩種技術(shù)的語義模型中抽取出共同特征，嘗試設(shè)計(jì)一種具有較好可擴(kuò)放性并易于實(shí)現(xiàn)的硬件支持方案，在其上可以高效地支持推測并行與手工并行，為程序員提供豐富的語義支持以簡化并行編程的復(fù)雜度。 本文在事務(wù)存儲與線程級推測技術(shù)的統(tǒng)一硬件支持方面展開了深入系統(tǒng)的研究，主要的研究成果包括： (1)提出了支持推測并行化的可擴(kuò)展事務(wù)存儲抽象

3、硬件結(jié)構(gòu)模型LogSPoTM，并為該抽象模型提供了一個(gè)易于硬件實(shí)現(xiàn)的方案及其配套軟件環(huán)境。在這套推測系統(tǒng)上并行化程序執(zhí)行需要調(diào)整的代碼很少，達(dá)到了簡化并行編程的目的。 (2)選取若干個(gè)具有不同訪存行為模式的典型應(yīng)用程序，對影響LogSPoTM實(shí)現(xiàn)方案性能的關(guān)鍵因素進(jìn)行了詳細(xì)的評估，分析了一些設(shè)計(jì)選擇對LogSPoTM實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與性能的影響。 (3)針對軟件模擬器速度緩慢給研究工作帶來的限制，本文最后基于HAsim硬件模擬

4、框架，設(shè)計(jì)了LogSPoTM的硬件模擬環(huán)境。與一般的硬件原型系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證環(huán)境設(shè)計(jì)不同，這里的硬件模擬環(huán)境是一個(gè)高度可配置的研究型模擬器，具有良好的可觀測性。 在設(shè)計(jì)評測LogSPoTM結(jié)構(gòu)模型與配套支持系統(tǒng)的過程中，本研究得到了一些關(guān)于如何有效利用線程級推測技術(shù)的認(rèn)識。首先，為了提升推測執(zhí)行性能，本文認(rèn)為更多的努力應(yīng)當(dāng)投入到軟件優(yōu)化方面，而不是激進(jìn)地調(diào)整硬件結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)制。利用編譯器識別應(yīng)用的依賴特征、訪存模式與迭代粒度等特性