基于CMP集群的并行編程模型的研究與應用.pdf

1、隨著對處理器主頻以及設計復雜度的進一步要求，單核處理器作為計算和控制的核心已經(jīng)不能滿足處理器的快速發(fā)展。為了滿足復雜應用的需求，處理器的設計引入了新的架構——CMP(Chip on MultiProcessor)。CMP多核技術已經(jīng)成為當今處理器的主流應用，因此通過將CMP集群化的方式來構建遠勝于單一處理器架構的并行系統(tǒng)的研究也得到很大的發(fā)展。CMP集群系統(tǒng)的各方面性能雖有所提高，但是適用于這種集群架構的并行編程摸型的研究卻相對滯后，因

2、而導致多核架構的性能優(yōu)勢未能充分體現(xiàn)。為了找到一種適合于多核集群系統(tǒng)的編程模型，往往要做大量試驗，進行對比、分析以及修正。本文針對這一問題，做了如下研究工作：
　　首先簡要介紹多核技術的發(fā)展及并行編程模型的研究等基本理論知識。介紹了多核處理器硬件相關的主要實現(xiàn)技術，包括同時多線程(Simultaneous MultiThreading，SMT)、對稱多處理器(Symmetrical Multi-Processing)和片上多處理器

3、(Chip-on-MultiProcessor，CMP)，詳細介紹了CMP多核技術在體系結構方面的知識以及CMP相對單核處理器的優(yōu)勢所在。通過實驗驗證單機下多核處理器的性能提升與SMP系統(tǒng)相比更具有優(yōu)勢。還介紹了幾種常見的并行編程模型的使用范圍和優(yōu)缺點，并通過比較選擇出最適合多核集群系統(tǒng)的模型。
　　其次以TBBMPI為主要模型詳細描述了適用于CMP集群的并行編程模型，它更加貼近于多核集群體系結構，具有更好的性能體現(xiàn)。在這個基礎上

4、，重點研究了這個模型的實現(xiàn)機制，并行化粒度，線程數(shù)的確定，以及如何優(yōu)化編程措施等。通過試驗進行性能分析比較，得出在一定條件下，TBBMPI編程模型是最適合于CMP集群的選擇。
　　最后描述了一個實際的應用問題并行壓縮算法——EZW，并詳細介紹了并行應用實現(xiàn)的設計過程和實驗比較，以及實驗環(huán)境的安裝配置等。通過對結果的分析，能充分展示上述研究工作的有效性，體現(xiàn)了新型編程模型對性能的提高。
　　多核體系架構的出現(xiàn)促成了多核集群的應