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《中国科学技术大学》 2010年
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多核系统中的程序性能优化研究

张琦  
【摘要】: 多核处理器在一个处理器芯片上集成多个处理器核心,可同时执行多个线程。长期以来,处理器芯片上的晶体管数目不断增加,处理器的设计越来越复杂,但因为功耗和工艺等方面的限制,处理器的时钟频率无法再继续提高。随着处理器厂商纷纷推出各自的多核处理器,多核系统在我们的工作和生活中迅速得到普及,并且每个处理器中的核数目还在不断的增加。多核处理器的普及给应用程序的发展带来了巨大的挑战,多核处理器中每个核的计算能力并没有增强,它是通过组合多个处理核来提供强大的计算能力。传统的串行应用程序无法方便的直接借助处理器核数目的增加提升性能,必须通过并行化或者同时执行多个程序才能充分发挥多核系统的计算能力。 本文从应用程序性能优化和系统整体性能优化两个角度,研究了多核系统中的程序性能优化方法,并验证其有效性。本文的主要工作和创新点如下: 1.对于多核系统中的应用程序性能优化,本文分别研究了串行程序性能优化方法,并行程序设计方法和并行程序性能优化方法。通过为程序设计并行算法并实现,可以使程序同时利用多个核的计算能力。通过对并行程序进行优化,可以使程序更充分的发挥多个核的计算能力,其方法包括增加任务数量改善负载均衡,选择最优的线程与处理核之间关联策略,设计无锁机制减少同步开销,消除线程间高速缓存伪共享等等。 2.本文通过对多个图像特征提取和马尔可夫决策过程求解程序进行性能优化,使这些应用程序在多核系统中的性能获得了较大提升,并验证了所采用的性能优化方法能够有效的提高应用程序在多核系统中的性能。 3.对于多核系统整体性能的优化,本文研究了多线程之间对共享缓存空间的竞争问题,这种竞争会损害整个系统以及各个程序的性能。本文提出了基于工作集模型分析和预测共享缓存上线程竞争情况的方法,并发现如果同时运行线程的工作集大小之和超出共享缓存容量,或者同时运行线程的时间局部性强度差异较大时,线程受到的干扰就会比较剧烈,性能损失比较严重。 4.本文提出了一种基于工作集模型的线程调度方法。本方法通过一组监测单元以较小的代价获得线程的工作集大小和时间局部性强度属性,并根据一套线程调度策略,选取合适的线程同时运行,保证线程的工作集数据可以保存在高速缓存之中。实验结果表明,基于工作集模型的线程调度方法较好的缓解了共享缓存上线程间的互相竞争,有效提高了整个系统和各个程序的性能。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP332

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 昌杰;;基于多核处理器的程序性能优化方法[J];巢湖学院学报;2012年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 吴超;信息检索中top-k问题的并行算法及优化研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王丹;基于RTX与多核技术的自动分拣系统研究[D];上海交通大学;2012年
2 张修琪;基于Linux多核进程调度的研究[D];电子科技大学;2012年
3 李筱;面向异构多核系统的并行计算模型和调度算法研究[D];湖南大学;2012年
4 杨川;MPCore多核处理器并行计算方法的研究与实现[D];西南交通大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 李瑜;李磊;;基于内容的图像检索的方法研究[J];计算机科学;1999年08期
2 刘必慰;陈书明;汪东;;先进微处理器体系结构及其发展趋势[J];计算机应用研究;2007年03期
3 章隆兵,吴少刚,蔡飞,胡伟武;PC机群上共享存储与消息传递的比较[J];软件学报;2004年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程球;几种并行计算模型的分析[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
2 韩强;;基于广义Hough变换的手写文档整词定位[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年05期
3 梁祥君,吴国忠,程文娟,朱俊红;颜色直方图在彩色物料识别中的应用[J];安徽机电学院学报;2000年01期
4 李豹;;并行神经元集成在风险评估中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年04期
5 程刚;郑小华;阳锋;徐祖舰;;三维全景视觉技术在农业机器人中的应用[J];安徽农业科学;2010年34期
6 汪慧兰;罗斌;;基于综合特征的彩色图像检索[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2007年04期
7 何海燕;施培蓓;;基于改进AdaBoost算法的行人检测方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年03期
8 刘瑜;廖同庆;;现代计算环境下的电磁模拟教学浅议[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年03期
9 吴慧兰;刘国栋;刘炳国;胡涛;浦昭邦;;ICF实验靶定位技术研究[J];半导体光电;2008年05期
10 王慧亮;包尚联;陈国耀;;基于多核的并行模拟退火放疗计划优化加速方法[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘善磊;张亮;;基于相位相关和SURF算法的关键帧实时匹配研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 丁丽洁;唐昊;周雷;;基于对等SAP的Q学习在机器人作业分配中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 汪力;叶桦;夏良正;;利用特征点定位嘴巴[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 ;Loop-closing By Using SIFT Features for Mobile Robots[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 ;Reinforcement Strategy Using Quantum Amplitude Amplification for Robot Learning[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 周凯;范瑞霞;李位星;;一种基于SIFT的MeanShift-粒子滤波融合跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 ;Rapid Target Recognition and Tracking under Large Scale Variation Using Semi-Naive Bayesian[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 ;A High-level Image Sequence Fusion Algorithm for Human Detection[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 邹丽晖;陈杰;张娟;窦丽华;;一种基于时空域流形的视频序列图像拼接算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 邬俊;基于交互式语义推理的图像检索算法研究[D];大连海事大学;2010年
7 肖洁;视觉注意模型及其在目标感知中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
8 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
9 田文;多视图图像的快速三维场景重建[D];华中科技大学;2010年
10 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
2 周雪梅;基于颜色和形状特征的图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 吕信;激光能量沉积光路追踪法及其并行化[D];中国工程物理研究院;2009年
4 田冰;基于SOM网的多目标图像轮廓提取技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 雒燕飞;地质灾害应急地理信息数据库设计及其应用[D];山东科技大学;2010年
7 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
8 倪希亮;基于尺度不变特征的多源遥感影像配准[D];山东科技大学;2010年
9 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
10 任天宇;自稳定航拍系统算法与设计[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 施文佳;杨斌;;对称多处理器下基于调度域的超线程实现[J];成都信息工程学院学报;2010年02期
2 蒋江,张民选,廖湘科;基于多种资源的负载平衡算法的研究[J];电子学报;2002年08期
3 马士华,文坚;基于时间延迟的订单分批策略研究[J];工业工程与管理;2004年06期
4 刘婷;王华军;王光辉;;基于Linux内核的CFS调度算法研究[J];电脑与电信;2010年04期
5 陈昊;;基于OpenMP的并行蚁群算法求解协同空战火力分配[J];传感器与微系统;2013年01期
6 李娟;任晓瑞;;一种机载嵌入式对称多处理机系统互斥策略[J];电子科技;2013年04期
7 孙文彬;谭正龙;王江;周长江;何俊芳;;最短路径算法的并行化策略分析[J];地理与地理信息科学;2013年04期
8 刘彩霞;石峰;邓宁;宋红;薛立成;;面向多核的共享多通道Cache体系及原型构建[J];哈尔滨工业大学学报;2010年11期
9 何军;王飙;;多核处理器的结构设计研究[J];计算机工程;2007年16期
10 郑欣杰;朱程荣;熊齐邦;;基于MapReduce的分布式光线跟踪的设计与实现[J];计算机工程;2007年22期
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1 郭秀岩;面向多核的多层次实时网络数据流调度技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 杜建军;共享高速缓存多核处理器的关键技术研究[D];重庆大学;2011年
3 苗乾坤;面向共享存储系统的计算模型及性能优化[D];中国科学技术大学;2010年
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1 赵磊;适应多核处理器的任务调度研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 廖江苗;多核处理器上的并行B+树索引算法研究与实现[D];华南理工大学;2010年
3 曹皓;多核处理器体系结构下Linux调度机制的研究[D];内蒙古大学;2011年
4 邹治锋;基于Linux的进程调度算法的改进与实现[D];江南大学;2006年
5 于文潞;电子标签卷烟分拣系统的仿真与优化[D];山东大学;2007年
6 张荣亮;Linux操作系统内核分析与研究[D];江西师范大学;2007年
7 张少辉;基于BP算法的动态负载平衡预测[D];河南大学;2009年
8 张锋;基于RTX的三轴转台控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 覃中;基于多核系统的线程调度[D];电子科技大学;2009年
10 杨铜;基于RTX的PC数控软件研究[D];燕山大学;2010年
【二级引证文献】
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1 杨柳;刘铁英;;基于GPU的并行集群系统的发展[J];计算机光盘软件与应用;2013年18期
【二级参考文献】
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1 唐志敏,施巍松,胡伟武;曙光1000A上消息传递与共享存储的比较[J];计算机学报;2000年02期
2 胡明昌,史岗,胡伟武,唐志敏,张福新;PC机群上JIAJIA与MPI的比较[J];软件学报;2003年07期
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1 鲁建壮;单芯片多处理器关键技术的研究与实现[D];国防科学技术大学;2005年
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2 张琦;陈玉荣;李建国;胡云;许胤龙;;基于多核系统的视频特征提取程序并行化及性能优化方法(英文)[J];中国科学院研究生院学报;2011年04期
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4 丁浩楠;蒋本珊;;基于FPGA的多软核图像处理系统设计[J];电子技术应用;2009年01期
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1 李磊;片上网络NoC的通信研究[D];浙江大学;2007年
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1 冯亚楠;基于SOPC的嵌入式系统架构及应用验证[D];内蒙古大学;2014年
2 张文芊;多核系统网络负载均衡的研究与实现[D];北京交通大学;2008年
3 钟耿;嵌入式系统片上调试研究[D];浙江大学;2008年
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