基于Simulink模型的細(xì)粒度多線程技術(shù)研究.pdf

1、隨著集成電路制造工藝的提高，嵌入式系統(tǒng)日益復(fù)雜，基于多處理器片上系統(tǒng)(MPSoC)的軟件開發(fā)已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的重大挑戰(zhàn)。在MPSoC上開發(fā)多線程程序需要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的線程間通信，并避免由多線程引起的死鎖，同時(shí)需要為不同類型的處理器架構(gòu)和通信協(xié)議編寫不同的軟件代碼，并將代碼及數(shù)據(jù)映射到不同處理器。多線程代碼自動(dòng)生成平臺(tái)能自動(dòng)產(chǎn)生軟件代碼，避免上述復(fù)雜工作。
　　然而，隨著MPSoC規(guī)模的提升，應(yīng)用被劃分成粒度更細(xì)的線程，更頻繁的系

2、統(tǒng)通信導(dǎo)致通信開銷和同步開銷顯著上升，系統(tǒng)通信已經(jīng)成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。為了提升細(xì)粒度多線程代碼的執(zhí)行效率，需要對(duì)系統(tǒng)通信進(jìn)行優(yōu)化;此外，任務(wù)映射、線程劃分和調(diào)度結(jié)果直接影響系統(tǒng)通信及同步開銷。為此，本文的對(duì)以下三方面進(jìn)行研究:
　　1)細(xì)粒度多線程系統(tǒng)的通信優(yōu)化方法研究。為了避免任務(wù)映射、線程劃分及調(diào)度對(duì)通信優(yōu)化方法的影響，該研究基于確定的系統(tǒng)模型（即應(yīng)用已被劃分成若干線程，并映射到各處理器）進(jìn)行。本文首先提出一種綜合使用

3、消息聚合和通信流水線技術(shù)的策略，該策略能有效改善系統(tǒng)通信開銷。為了進(jìn)一步提升處理器利用率，本文引入了通信緩存技術(shù)，并提出一種靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)仿真結(jié)合的通信緩存分配方法。然而，系統(tǒng)中的環(huán)狀依賴拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限制上述技術(shù)的使用范圍。為了使以上技術(shù)適用于更多通信通道，本文提出一系列優(yōu)化方法，包括基于強(qiáng)連通分量（Strong Connected Component，SCC）的線程再劃分方法以及提前執(zhí)行策略等。
　　2)任務(wù)映射、線程劃分和調(diào)度優(yōu)化

4、方法研究。本文首先提出一套基于整數(shù)線性規(guī)劃（Integer Linear Programming，ILP）的靜態(tài)映射方法，該方法綜合優(yōu)化處理器負(fù)載平衡、系統(tǒng)通信開銷，并使用靜態(tài)調(diào)度方法獲取最優(yōu)調(diào)度結(jié)果。為了進(jìn)一步提高細(xì)粒度多線程代碼效率，在任務(wù)映射階段引入了軟件流水線技術(shù)，新的映射方法同時(shí)關(guān)注處理器負(fù)載平衡和處理器間依賴關(guān)系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，避免因任務(wù)間環(huán)狀依賴關(guān)系導(dǎo)致流水線阻塞。
　　3)基于以上研究，本文提出了綜合通信、任務(wù)映射、線程