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【6h】

基于Intel多核架构的并行编程模型的研究与设计

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目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 概述

1.1.1 单核处理器的发展限制

1.1.2 多核处理器的发展趋势

1.2 研究现状

1.2.1 并行编程模型研究现状

1.2.2 任务划分研究现状

1.2.3 线程分派研究现状

1.3 研究内容与意义

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究意义

1.4 论文的组织结构

第二章 Intel多核架构

2.1 Intel多核处理器简介

2.2 检测Intel多核架构

2.3 多核架构性能探讨

2.3.1 Intel多核层次结构

2.3.2 MPI并行程序性能分析

2.3.3 OpenMP并行程序性能分析

2.4 本章小结

第三章 线程分派的研究与设计

3.1 负载均衡

3.2 理论分析

3.2.1 线程分派架构模型

3.2.2 线程关系图

3.2.3 综合权值

3.3 贪心式线程分派算法

3.3.1 算法思想

3.3.2 算法流程

3.4 算法测试与分析

3.5 本章小结

第四章 基于数据隔离与线程分派的并行编程模型ACC的研究与设计

4.1 依赖性分析

4.2 数据隔离方式

4.3 并行编程模型ACC

4.3.1 适用情况和编程原则

4.3.2 并行编程方法

4.3.3 划分数据块的编程实例

4.4 本章小结

第五章 基于新的并行编程模型ACC的并行编程工具eAcc的设计与实现

5.1 eAcc的设计原理

5.1.1 共享执行环境

5.1.2 Slowest-Controller同步合并策略

5.2 eAcc的实现

5.2.1 库函数列表

5.2.2 主要数据结构

5.2.3 主要库函数

5.3 eAcc指导编程实例

5.4 本章小结

第六章 对ACC模型的测试及分析

6.1 并行程序性能评测

6.1.1 执行时间

6.1.2 加速比

6.2 测试方案

6.2.1 测试环境

6.2.2 测试程序

6.3 测试结果与分析

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 论文工作总结

7.2 进一步的展望

致 谢

参考文献

作者简介

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摘要

2005年,AMD和Intel相继发布了双核处理器,多核处理器开始进入主流桌面应用,走入寻常百姓家。处理器的不断发展,由纯粹的频率提升,逐渐转到多核运算、并行执行的方向上。所谓多核处理器就是将多个运算核心集成在一个处理器内部,在并行性优贽的提升下,相比单核它能够以更低的频率处理更高的工作负载。因此能够住提升处理器性能的情况下降低功耗,减小散热问题,而且生产成本更加低廉。
   处理器发展到多核阶段,传统的串行编程模型与并行架构之间的矛盾越发明显。这种转变对程序员而言不像处理器时钟频率的变化那样透明,如果编写的程序没有针对多核的特点来设计,就不能完全获得多核处理器带来的性能提升。多核时代的到来,给传统的串行编程模型带来了巨人的冲击。为了充分利用多核性能,就需要设计一种并行编程模型来编写更高效的应用程序。
   并行编程模型,通俗的说就是指并行编程的一种方式,就像结构化程序设计和面向对象的程序设计一样。以往的并行编程模型一般都停留住科学研究阶段,因为当时的并行架构都是为科学计算服务的,价格高、普及率低,对非专业计算机研究人员,让他们掌握并行编程方式比较困难。而且,以往的并行编程模型编写的程序难以移植,程序的维护和调试也非常困难。大部分的应用是由计算机和数学工作者将串行程序改写成并行程序米进行科学计算,这样的代价是很大的。如今并行平台架构随着多核的发展普及起来,特别是Intel多核架构的广泛应用,使得并行编程模型越来越受到重视。
   本文的主要工作体现在以下几个方面:
   首先系统地分析和研究了Intel多核处理器的体系结构特点,讨论了利用CPUID指令检测Intel多核多处理器架构中处理器的3层拓扑结构和通信方式的3层拓扑结构的方法,结合Intel多核多处理器结构,进行了层次上的逻辑抽象,并讨论了在不同层次下对系统应用程序运行效果的影响;
   其次,研究了线程分派问题,提出了一个线程分派架构模型以及线程关系图,并在此基础上提出了贪心式线程分派算法,详细介绍了算法思想,给出了算法流程,并对此算法进行了测试与分析。
   最后,提出了一种并行编程模型ACC,给出了其适用情况和编程原则,以及并行编程的方法利步骤。基于此模型开发了并行编程工具eAcc,并对其进行了测试与分析,表明本文提出的并行编程模型ACC是有效的。

著录项

  • 作者

    闫升;

  • 作者单位

    东南大学;

  • 授予单位 东南大学;
  • 学科 系统结构
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 王晓蔚,杨全胜;
  • 年度 2010
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TP311.11;
  • 关键词

    Intel多核处理器; 并行编程模型; 体系结构;

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