基于多线程应用的异构多核体系设计与实现
高效可控的异构多处理器系统设计与实现
高效可控的异构多处理器系统设计与实现随着技术的飞速发展，计算机系统越来越强大。
现如今，人们需要计算机来处理数学问题、计算大数据、玩游戏、观看视频等等。
然而，单一的处理器速度已经无法满足人们的需求。
多核处理器被广泛地应用，以达到增强计算机性能的目的。
然而，即使有多核处理器，用户还是会发现有些操作速度仍然很慢。
这是因为各种各样的任务在运行时可能会面临不同的引起速度瓶颈的因素，例如内存带宽，磁盘带宽等。
因此，异构多处理器系统在过去几年中已被提出并被越来越广泛地应用。
如果说传统的多核处理器系统是完全相同的处理器类型，在某些情况下，一些任务比其他任务更适合特定类型的处理器将表现出更好的性能，例如图像处理需要大量的浮点数运算，而机器学习算法则对矩阵乘法有更多的需求。
在异构多处理器系统中，可以有不同的处理器类型，每个类型可以为不同的任务而专门设计提供更好的性能。
在异构多处理器系统中，CPU和GPU之间是两种常见的处理器类型（也可以包括FPGA、DSP等）。
由于GPU在大数据的情况下有很高的计算吞吐量、线程级并行性和内存带宽，因此它可以优化执行某些类型的任务。
CPU则在控制流重度、易于缓存复用和处理器间通信重要的情况下具有高效性能。
因此，异构多处理器系统可以实现更高效和可控的计算性能。
异构多处理器系统的设计需要注意一些问题。
首先，设计需要考虑系统的性能需求。
不同的应用程序对系统性能有不同的要求。
例如，图形渲染和视频编解码具有严格的实时性要求，因此速度和精度是非常关键的。
在设计异构系统时，应提供足够的资源以满足系统性能要求。
此外，系统设计需要考虑处理器类型数量、架构和连接方式、内存带宽、I/O带宽、内存总量等因素，以确保实现卓越的性能。
为了实现高效、可控的异构多处理器系统，设计人员需要掌握以下技术。
1. 处理器类型选择。
我们需要在任务和处理器类型之间建立映射。
对于大多数常见的任务如图像处理、数据分析，GPU可以获得更好的性能。
012032异构多核处理器的编程模型和编译技术
异构多核处理器的编程模型和编译技术杨灿群 李春江国防科学技术大学关键词：异构多核 编程编译引言目前，芯片集成度的发展继续延续摩尔定律，即每18个月左右晶体管的密度翻一番。
照这样的速度，预计到2010年前后，单个芯片能够集成数十亿个晶体管。
而且目前来看，这一趋势将持续相当长的时间。
因此，如何充分利用芯片上大量的晶体管资源设计高性能的微处理器，是当前产业界和学术界普遍关注的问题。
在单芯片上集成多个处理器核构建多核处理器，以便开发更高级别的芯片内部并行性是处理器重要的发展趋势之一。
按照集成方式的不同，多核处理器可以分为同构多核处理器和异构多核处理器。
同构多核处理器在一个芯片内集成了多个同构的处理器核，每个处理器核所面向的工作负载完全相同，因此其设计实现相对简单。
目前，这一类处理器已经全面推向市场，近期主要以双核为主。
异构多核处理器则在一个芯片内集成了多个异构的处理器核，不同结构的处理器核负责处理工作负载中不同类型的操作。
这样，在特定应用领域，异构多核处理器比同构多核处理器能发挥出更高的性能。
因此，异构多核处理器是当前产业界和学术界的研究热点。
异构多核处理器对体系结构和软件两个领域都提出了许多新的研究课题。
在软件方面的关键问题是支持什么样的编程模型、采用哪些编译优化技术才能充分发挥出处理器的高性能。
可以把异构多核处理器抽象为一个异构并行处理系统，其中存在着多个层次的并行性。
面向异构多核处理器的编程模型和编译技术的核心问题是，如何充分开发这个系统中各个层次的并行性。
在并行计算几十年的发展过程中，虽然面向并行系统的编程和编译技术已经取得了相当多的成果，但仍是并行计算发展的瓶颈之一。
异构多核处理器的异构并行结构，为并行编程和编译优化技术提供了新的研究课题，同时也提出了更大的挑战。
异构多核处理器异构多核处理器的结构特点异构多核处理器通常面向特定的应用领域设计，目标是针对特定领域的应用获得高性能。
而针对特定应用领域或者面向解决特定问题来设计计算机系统的微处理器，正是微处理器设计的发展方向。
多核处理器架构优化与多线程编程模型研究
多核处理器架构优化与多线程编程模型研究随着科技的发展，计算机领域对于处理器性能的追求也越来越高。
多核处理器架构成为了提高计算性能的有效解决方案。
然而，要充分发挥多核处理器的优势，就需要对其架构进行优化，并研究适合的多线程编程模型。
在多核处理器架构优化方面，主要有以下几个关键点：第一，针对多核处理器中的共享缓存，优化缓存一致性协议。
由于多核处理器中多个核心共享同一级缓存，为了保证数据的一致性，需要设计合适的缓存一致性协议。
目前主要的缓存一致性协议有MESI（修改、独占、共享、无效）协议和MOESI（修改、独占、共享、所有者、无效）协议。
针对不同的应用场景选择合适的缓存一致性协议，可以减少缓存一致性开销，提高处理器性能。
第二，优化内存子系统，并减少内存访问的延迟。
内存访问的延迟是影响多核处理器性能的重要因素。
可以通过增加高速缓存的容量和级别，减少对主存的访问。
此外，还可以通过一致性预测、延迟隐藏等技术来减少内存访问的延迟，提高处理器效率。
第三，设计高效的任务调度算法。
多核处理器中，任务调度变得更加复杂。
传统的静态任务划分方法在负载均衡和处理器利用率上存在不足。
因此，需要研究设计高效的任务调度算法，实现任务的动态分配和负载均衡，使各个核心能够充分利用，并减少运行时间。
在多线程编程模型研究方面，主要有以下几个关键点：第一，设计并发编程模型，在多核处理器上实现多线程并行。
多线程并行可以提高计算性能，但也带来了线程同步和互斥等问题。
因此，需要设计适合多核处理器的并发编程模型，提供高效的同步机制和线程调度策略，实现线程之间的协作和互斥。
第二，研究线程调度算法，提高线程并行的效率。
在多线程编程中，线程调度算法对于性能的影响非常大。
合理的线程调度算法可以充分利用多核处理器的并行性能，并提高整体的执行效率。
常用的线程调度算法包括抢占式调度和非抢占式调度等。
第三，研究线程间通信的机制和技术。
在多核处理器上，线程之间的数据通信是必不可少的。
异构多核处理器的线程调度算法与任务分配优化
异构多核处理器的线程调度算法与任务分配优化随着计算机应用领域的不断扩大和复杂化，单一的CPU无法满足大规模并行计算的需求。
因此，异构多核处理器逐渐成为了一种主流的处理器架构。
在异构多核处理器中，不同类型的核心具有不同的特性和处理能力，因此如何有效地进行线程调度和任务分配优化是一个重要的研究方向。
线程调度算法是指根据不同线程的特性和需求，将其分配给合适的核心进行执行的一种技术。
由于异构多核处理器中的核心性能差异较大，线程调度算法需要考虑线程执行时间、核心负载平衡和能耗等因素，以实现最佳的性能优化。
传统的线程调度算法如Round Robin、First Come First Served等对于同构多核处理器来说是适用的，但对于异构多核处理器来说并不高效。
为了充分发挥异构多核处理器的优势，研究人员提出了多种针对异构多核处理器的线程调度算法。
一种常用的线程调度算法是基于任务特性的静态线程调度。
该算法根据任务的特性（如计算密集型、I/O密集型等），将任务分配给适合的核心。
这样可以最大程度上减少任务之间的干扰，提高整体性能和效率。
另一种常用的线程调度算法是基于负载的动态线程调度。
该算法通过实时监测各个核心的负载情况，动态地将任务分配给负载较小的核心。
这样可以实现负载均衡，提高整个系统的运行效率。
例如，当某个核心的负载过高时，可以将一部分任务从该核心转移到负载较低的核心上，以保持整个系统的平衡。
除了线程调度算法外，任务分配优化也是异构多核处理器中非常重要的一环。
任务分配优化是指将任务分配给合适的核心，以最大化各个核心的利用率和整体系统的性能。
为了实现任务分配优化，研究人员提出了多种策略和算法。
一种常用的任务分配优化算法是基于模型预测的任务分配。
该算法利用历史数据和统计模型，预测各个任务在不同核心上的执行时间和能耗。
然后根据这些预测结果，选择最佳的任务分配方案。
这种算法可以在一定程度上提高整个系统的性能，但对于复杂应用场景来说，模型预测的准确性可能会受到限制。
基于异构多核处理器的高性能计算研究
基于异构多核处理器的高性能计算研究随着科技的不断发展，我们的电脑、手机等电子设备的性能越来越强大。
而在计算领域，高性能计算也日益成为一个热门的话题。
而作为高性能计算的核心，处理器的性能也变得越来越重要。
在处理器的发展历程中，异构多核处理器无疑是一个重要的方向，今天，我们就来探讨一下异构多核处理器的高性能计算研究。
一、异构多核处理器的概念异构多核处理器( heterogeneous multi-core processors)，简称AMP，是由多个不同种类的核组成的一种多核处理器。
这些核可以具有不同的功能和能力，如通用处理器核(general-purpose processor)，图形处理器核(graphics processing unit,GPU)，数字信号处理器(digital signal processor,DSP)等。
由于每种核可以使用其专用硬件，因此可以大大提高处理器的效率。
二、异构多核处理器在高性能计算中的应用异构多核处理器在高性能计算中的应用是十分广泛的。
由于这些处理器可以同时处理多个任务和数据流，因此在科学计算、物理学仿真、图像和视频处理等应用方面有重要的意义，尤其是在需要大量高密度计算、大规模并行和高带宽数据传输的应用领域中，异构多核处理器是非常适合的选择。
以著名的天河超级计算机为例，天河超级计算机采用了异构多核处理器的结构，利用了CPU与GPU的协同处理，整体性能得到了极大提高。
天河超级计算机是世界上运行速度最快的超级计算机之一，其峰值计算能力达到了54.9 petaflops/s，处理器的性能也是非常优越的。
在科学计算领域，异构多核处理器同样得到了广泛应用。
例如，在天气预报、气候模拟和环境保护等方面的计算可以利用异构多核处理器的并行计算优势以及高效的数据通信技术，获得更加精准和准确的结果。
三、异构多核处理器的优势1. 网络上的高速数据传输：异构多核处理器的高性能主要得益于其先进的内部通信网络，该网络能够处理高吞吐量的数据，如在高精度地图匹配领域，通过异构多核处理器的内部通信网络可以处理大量的特征点，可以快速地获取地图数据。
基于异构多核处理器系统的任务调度算法研究-概念解析以及定义
基于异构多核处理器系统的任务调度算法研究-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容可以对整篇文章进行简要介绍，包括对基于异构多核处理器系统的任务调度算法研究的背景和动机的描述。
【示例】1.1 概述随着计算机技术的不断发展，异构多核处理器系统作为一种新型的计算架构，在解决大规模计算问题方面展现出了巨大的潜力。
异构多核处理器系统由多个不同类型的处理器核心组成，具有更高的处理能力和更低的功耗，并且能够满足不同类型的应用程序需求。
然而，为了充分发挥异构多核处理器系统的性能优势，高效的任务调度算法是必不可少的。
任务调度在异构多核处理器系统中起着至关重要的作用。
它负责决定任务如何在不同的处理器核心之间分配和执行，以最大程度地优化系统性能和资源利用。
合理的任务调度算法能够解决任务间的竞争和冲突，并提高系统的吞吐量、响应时间和能效。
本文旨在研究基于异构多核处理器系统的任务调度算法，重点关注任务调度算法的设计、优化和评估。
通过对已有的任务调度算法进行综述和分析，我们可以深入了解其优势和不足之处，并进一步提出一种针对异构多核处理器系统的新颖任务调度算法。
通过实验和评估，我们将验证该算法在提高系统性能和资源利用方面的有效性。
在接下来的章节中，我们将会首先介绍异构多核处理器系统的概念和特点（2.1 异构多核处理器系统概述），然后对任务调度算法的基础知识进行阐述（2.2 任务调度算法基础知识）。
接着，我们将对已有的任务调度算法进行全面的综述和总结（2.3 已有任务调度算法研究综述）。
最后，在结论部分（3.1 研究目标回顾），我们将回顾本文的研究目标，并提出一种基于异构多核处理器系统的任务调度算法，进一步对其结果进行分析和讨论（3.2 提出的基于异构多核处理器系统的任务调度算法，3.3 结果分析和讨论）。
通过本文的研究，我们希望能为异构多核处理器系统的任务调度算法提供新的思路和方法，以推动该领域的进一步发展。
文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍本文的整体结构，以帮助读者理解文章的组织框架和内容安排。
异构多核处理器架构的设计与实现
异构多核处理器架构的设计与实现一、引言随着计算机科学的不断发展，芯片技术也在不断的进步。
为了满足不断增长的计算需求，异构多核处理器被设计出来。
这些处理器结合了多个不同类型的处理器核心，从而实现了更高的计算性能和更低的能耗。
在本篇文章中，将探讨异构多核处理器架构的设计与实现。
二、异构多核处理器的概述异构多核处理器的核心特点在于它有两种或更多不同类型的核心，每个核心都有自己的特定功能和优势。
例如，一个异构多核处理器可能包括几个CPU核心和几个GPU核心。
因此，该处理器可以同时处理通用CPU任务和图形处理任务。
三、异构多核处理器的架构设计异构多核处理器的设计需要考虑以下因素：1. 处理器内部架构的设计：异构多核处理器需要结合多种处理器核心，每个核心都需要独立的硬件组件来支持它的功能。
因此，处理器内部必须设置一定数量的处理器核心，并将它们连接在一起。
2. 缓存层次结构的设计：异构多核处理器具有多个处理器核心，因此必须在不同的核心之间共享缓存。
缓存层次结构是确定缓存大小和类型的重要因素。
3. 内存架构的设计：单个计算机处理器可能支持多个主内存，以便于不同的处理器核心分别进行访问。
4. 物理设计：处理器内核的物理设计需要同时考虑功耗和性能之间的折衷。
四、异构多核处理器的实现异构多核处理器的实现是一个由硬件工程师、软件工程师和架构师组成的团队的复杂过程。
下面是异构多核处理器的实现步骤：1.设定功能：首先，确定需要提供的处理器核心类型和它们的主要功能。
这些核心可以是通用CPU核心，也可以是GPU核心，或者是针对特定工作负载的专用处理器。
2.结构设计：然后，根据所需核心类型和功能，设计底层硬件的架构。
这需要考虑处理器的缓存和内存体系结构，以及各种共享硬件的配置。
3.验证：设计完硬件架构后，需要在ASIC硬件上进行验证，以确保它能够按预期工作。
验证期间需要进行各种测试，例如功耗测试、性能测试和功能测试。
4.驱动程序开发：在硬件验证完成之后，需要开发相应的设备驱动程序。
基于多核异构处理器CELL的N-Body并行算法设计与实现
哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）- -I 摘要近年来，异构多核处理器，即“主核心+协处理器”发展迅速，对并行计算处理的能力大大增强，受到越来越多的重视。
基于这种异构多核处理器，对并行算法的研究，对异构多核处理器在并行算法的应用具有重要的意义。
而CELL 正是这种异构多核处理器的代表，在许多方面得到应用。
N-BODY 问题在经典天体力学中占有很重要的地位，而且它涉及到科学与工程中的许多领域，研究这个问题有具有很重要的意义。
这个问题的主要特点是O(N*N )的计算量，采用并行算法来解决这个问题是必然的选择。
本文首先介绍了CELL 处理器的产生背景和CELL 处理器的结构，以及在CELL 处理器上上进行编程的基本模型。
然后提出了N-BODY 问题，以及研究N-BODY 问题的意义。
详细讲述了引力N-BODY 问题，以及解决这个问题的并行算法，并着重介绍了树形分级算法中的Banes-Hut 分级树算法和快速多极算法FMA(Fast Multiples Algorithm)。
之后讲述了利用CELL 处理器解决N-BODY 问题，采用的是树形分级算法，以及在CELL 处理器上编程的时候要注意的问题。
最后介绍了CELL 模拟器环境的安装，程序的执行以及实验功能与性能的模拟与实现，并分析得到的数据。
关键词 CELL 处理器 并行 N-BODY 问题 SPE 线程哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）- -II AbstractHeterogeneous multi-core processors which are "the main core + co-processor" developed quickly in recent years. The heterogeneous multi-core processors have great ability in parallel computing, and becoming more and more attractive. Parallel algorithm study on the heterogeneous multi-core processors has great significance. And the CELL processor is on behalf of heterogeneous multi-core processors and is applied in many ways. N-BODY problem has a very important position in classical celestial mechanics. It relates to science and engineering in many areas and study on this problem of great significance. The main features of this problem is O(N * N) of computation, and the best choice to solve this problem is parallel algorithm.This paper first introduces the background of the CELL processor and the structure of the CELL processor. And the basic program model on this processor. Then we raise the N-BODY problem and the significance study on this problem. Later we make a detailed account of the gravitational N-BODY and the parallel algorithms to solve this problem with an emphasis on the classification tree algorithm in the Banes-Hut hierarchical tree algorithm and the fast multiplex algorithm for FMA (Fast Multiples Algorithm). After that we talk about using the classification tree algorithm to solve the N-BODY problem on the CELL processor and something we should pay attention to when we programming on this processor. Finally we introduce the installation of the environment simulator CELL, The implementation of the procedures as well as functionality and performance test and realization of the simulation. At last we analysis of the data which we get from the simulation.Key words CELL processor Parallel N-BODY problem SPE thread哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）- - III目录摘要 ......................................................................................................................... I Abstract (II)第1章 绪论 (1)1.1 课题背景 ................................................................... 错误！未定义书签。
异构多核处理器架构的优化与应用
异构多核处理器架构的优化与应用一、引言近年来，随着科学技术的发展，计算机系统的性能得到了大幅提升。
然而，由于计算机应用领域的不断扩大，对性能的要求也越来越高。
传统的单核处理器结构已经不能满足高性能计算的需求，出现了异构多核处理器结构。
本文将会探讨异构多核处理器结构的优化与应用。
二、异构多核处理器结构的特点异构多核处理器结构中，系统由多个不同类型的处理器核心组成，例如，有的核心可以达到高速计算的目的，而有的核心则可以实现低功耗的目的。
这种异构多核结构实现了对系统性能进行优化的目的，让几个核心协调工作，提升计算效率。
三、异构多核处理器结构的应用领域异构多核处理器结构已经被广泛应用于多个领域，包括高性能计算、云计算、机器学习、深度学习、图像处理、虚拟现实等领域。
例如，深度学习中使用的卷积神经网络（CNN）的训练需要大量的计算资源，而异构多核处理器结构恰好可以提供高性能的计算资源。
四、异构多核处理器结构的优化策略在使用异构多核处理器的过程中，需要进行针对性的优化，以提升系统的效率。
以下是一些优化策略：1.负载均衡：将任务分配到不同的核心中，使得每个核心都可以充分利用其计算能力，提升系统效率。
2.数据迁移：将数据迁移到离某个处理器核心更近的处理器核心上，在数据访问的过程中，可以更快的访问到数据，提升计算效率。
3.硬件缓存：使用硬件缓存来存储一些常用的数据，这是一种很有效的方法，可以减少内存的访问次数，提升计算效率。
4.任务划分：在任务划分过程中考虑数据相关性，减少数据传输，提升计算效率。
以上为一些常用的优化策略，但随着研究的深入，还会有更多的策略被提出来。
五、异构多核处理器结构的发展前景异构多核处理器结构在未来的发展前景很广阔。
随着云计算、大数据的不断发展，对性能需求的要求越来越高，异构多核处理器结构可以满足这种需求。
同时，现代的智能手机、笔记本电脑，也将会使用异构多核处理器结构，这将让这种结构得到更广泛的应用。
异构多核CPU体系结构的性能优化研究
异构多核CPU体系结构的性能优化研究随着计算机应用领域的不断扩大和计算任务的日益复杂，常规的单核CPU体系结构已经无法满足用户的要求。
因此，异构多核CPU体系结构成为了当前计算机领域的热门研究方向之一。
异构多核CPU体系结构是指由不同类型的处理器核心组成的计算机系统，其中每个核心都有不同的特点、性能和功耗等方面的优势。
在此体系结构中，各个核心可以进行协同工作，充分利用每种处理器核心的性能优势，从而实现更高效的计算任务完成。
然而，由于异构多核CPU体系结构的复杂性，针对其性能优化方面的研究也面临许多挑战。
下文将从软件层面和硬件层面两个角度探讨异构多核CPU体系结构的性能优化研究。
一、软件层面的性能优化1. 任务并行度优化在异构多核CPU体系结构中，各个核心都有各自的处理能力和特点。
因此，在将计算任务分配到各个核心上时，需要考虑任务之间的并行性，实现任务的并行处理，以提高计算效率。
一种常用的任务并行处理方法是多线程技术。
尽管多线程技术已经得到广泛应用，然而在异构多核CPU体系结构中的多线程任务并行处理，仍然需要充分考虑处理器核心之间的特性和差异，以便更好地利用异构多核CPU体系结构的性能优势。
2. 内存访问优化在异构多核CPU体系结构中，各个处理器核心之间的内存访问有各自的特点和差异。
为了优化内存访问，可以考虑一下几点：（1）利用异步内存访问技术，实现多处理器核心之间的内存异步访问，以避免内存访问产生的瓶颈。
（2）考虑缓存对内存访问的影响，利用缓存技术将频繁访问的数据缓存至处理器核心近处的缓存中，以提高数据访问的效率。
（3）分配内存并且分配缓存的工作在内存访问优化中也非常重要，因为一个良好的资源分配方案可以提高任务处理时间。
二、硬件层面的性能优化1. 处理器核心协同优化异构多核CPU体系结构中，各个处理器核心都有自己的处理特点和性能优势。
因此，在不同处理器核心之间相互协作，并充分利用各自的特点和性能优势，则能更好地优化异构多核CPU体系结构的性能。
基于多核异构体系结构的高性能计算
基于多核异构体系结构的高性能计算随着科技的不断进步和发展，计算机在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。
尤其是在科学、工程和计算机应用领域，高性能计算已经成为了不可或缺的一部分。
而基于多核异构体系结构的高性能计算，则是当前研究的热点之一。
一、异构计算的定义和优势异构计算是指在同一系统中将多个不同类型的计算单元组合起来，以达到更好的性能和效率。
它可以利用不同种类处理器的优势，实现更高效的计算。
其中，多核是指在一个物理处理器上，有多个处理器核心，每个处理器核心可以独立运行一个线程，从而可以提高整体的计算性能。
常见的多核处理器有Intel的Xeon、AMD的Opteron等。
同时，异构计算还可以将专门的加速器与通用计算设备结合起来，以实现更加高效的计算。
例如，GPU（图形处理器）可以加速一些计算密集型的任务，如科学计算、图像处理等等。
与CPU 相比，GPU的并行计算能力更强，因此可以显著提高计算性能和效率。
二、基于多核异构体系结构的高性能计算在基于多核异构体系结构的高性能计算中，计算系统可以包括不同类型的处理器，如CPU、GPU、FPGA等，以及一些RAM、硬盘、网络等系统支持组件。
通过这些组件的组合，可以实现高效的并行计算，从而达到更好的计算性能和效率。
同时，由于异构体系结构中的不同处理器可以互相协作，因此可以更好地处理一些复杂的计算问题。
例如，在物理模拟、天气预报、生命科学等领域，需要同时处理多种不同的计算任务，而异构体系结构可以将这些计算任务分配给不同的处理器，从而实现高效的并行计算。
三、异构计算的挑战和解决方案尽管基于多核异构体系结构的高性能计算已经成为了当前研究的热点之一，但是在实际应用中，还存在一些挑战和问题。
首先，不同类型的处理器可能有不同的编程模型和编程接口，因此需要编写不同的程序，才能在不同处理器上运行。
这导致开发人员需要掌握更多的技术和工具，从而增加了开发的难度和成本。
其次，异构计算中的数据传输和同步也面临一些挑战。
基于异构多核架构的并行计算研究
基于异构多核架构的并行计算研究随着计算机技术的不断发展，如何提高计算机的运算速度一直是不断被探讨和研究的问题。
而基于异构多核架构的并行计算成为了近年来研究的热点之一。
那么，什么是基于异构多核架构的并行计算呢？它有哪些优势和局限呢？本文将从多个角度进行探讨。
一、什么是基于异构多核架构的并行计算？基于异构多核架构的并行计算，即将不同种类的计算器材（如CPU、GPU等）集成在一起，优化不同类型的计算应用程序的计算时长。
异构多核架构能够实现多种类型的计算操作，提高计算机的吞吐量和性能。
该技术广泛应用于科学计算、图像处理、机器学习和深度学习等领域。
二、基于异构多核架构的并行计算的优势1. 能够充分发挥不同类型的计算设备的优势。
传统的多核架构中，CPU是主处理器，而GPU等辅助器件仅能扮演较为次要的角色。
通过异构多核架构的集成，能够充分利用各种类型设备的优势，提高计算性能和效率。
2. 减小运算时间和成本。
多个计算设备在同时进行计算，能够有效地减少运算时间，提高处理速度。
此外，拥有异构多核架构的计算机在处理大规模计算任务上，能够减少运算成本。
3. 可扩展性好。
众所周知，处理器速度是有限的，而使用异构多核架构后，计算机可以很容易地实现横向扩展，增加计算资源。
三、基于异构多核架构的并行计算的局限性1. 程序设计难度高。
不同类型的计算设备在使用上，存在一定的差异性，在程序设计上应该考虑到这些差异。
因此，程序设计难度较高。
2. 数据传输延迟高。
异构多核架构中，不同类型的计算设备之间需要进行数据传输，因此会存在一定的延迟，会影响整体计算效率。
3. 计算任务分配不均。
对于计算复杂度较大的任务，不同类型的计算设备之间的计算能力存在很大的差距，因此在计算任务分配时，需要考虑设备之间的差异，否则容易出现计算资源浪费现象。
四、基于异构多核架构的并行计算在不同领域的应用1. 科学计算。
异构多核架构能够为科学计算提供更加高效的计算解决方案。
异构多核处理器的并行计算问题研究
异构多核处理器的并行计算问题研究随着新一代计算机技术的不断涌现，越来越多的科研项目需要高效、快速、准确地进行大规模并行计算，以分析、处理和模拟海量数据，提高计算效率。
而异构多核处理器正是这种需求下的理想解决方案，它由多个不同类型的处理设备组成，可以最大限度地提高计算机的性能和效率。
然而，针对异构多核处理器的并行计算问题还存在一定的技术挑战和困难，本文将从以下三个方面进行探讨。
一、异构多核处理器的架构首先，异构多核处理器的架构与普通的多核处理器有所不同。
它包括CPU、GPU、DSP等多种计算设备，其中GPU的主频较高，擅长密集的矩阵运算和图形渲染，而CPU则具有更强的通用计算能力。
在这种架构下，如何应对各种设备的不同特点，以及如何让它们之间进行协同计算，是第一个亟待解决的问题。
二、异构多核处理器的应用场景异构多核处理器的应用场景广泛，可以用于机器学习、计算机视觉、语音识别等各种高级算法的实现。
例如，在图像处理方面，GPU可以快速地对图像进行卷积操作，而CPU则可以实现图像的抓边处理。
但是，针对不同的应用场景，需要对异构多核处理器进行定制化的设计和编程，以优化计算效率。
因此，如何实现不同应用场景下的异构多核处理器编程和设计，也是需要深入研究的领域。
三、异构多核处理器的并行计算问题最后，针对异构多核处理器的并行计算问题，我们需要从以下几个方面进行研究：1.任务划分与数据划分：异构多核处理器需要将运算任务划分为多个子任务，然后分配到不同的设备上运行。
同时，需要将数据划分为不同的块，以便于不同设备之间的数据传输和计算。
如何进行任务和数据的合理划分是异构多核处理器并行计算的基础。
2.任务调度：在多核处理器中，如何合理优化任务调度，提高设备之间的负载均衡，是一项非常重要的工作。
任务调度需要综合考虑设备的运算速度、存储空间等多方面的因素，以实现最优的计算结果。
3.通信开销：在异构多核处理器的并行计算过程中，设备之间的通信开销是不可避免的。
面向异构多核处理器的并行编程模型研究
面向异构多核处理器的并行编程模型研究随着信息技术的不断发展，计算机的处理速度越来越快，但是单核CPU的处理速度却已经难以满足现代应用的需求，因此异构多核处理器逐渐成为了新的趋势。
然而，如何充分利用异构多核处理器的性能，使得程序能够在系统中最优地运行，成为了一个重要的问题。
本文将介绍面向异构多核处理器的并行编程模型，并探讨异构多核处理器的优缺点以及编程模型的优缺点。
异构多核处理器的概念异构多核处理器是由不同种类的处理器核心组成的，可以同时执行多个不同的任务。
由于不同种类的处理器核心拥有不同的特性，因此可以最大化地利用处理器的性能，提高计算效率。
例如，NVIDIA公司的GPU（图形处理器）可以协助CPU执行并行计算，可以充分利用GPU的并行处理能力完成大规模的计算任务，从而提高计算性能。
异构多核处理器的编程挑战由于异构多核处理器的特点，其编程需要考虑如何最大化地利用处理器的性能。
异构多核处理器的编程挑战主要体现在以下几个方面。
1. 硬件复杂性由于异构多核处理器由不同种类的处理器核心组成，因此硬件复杂度较高，需要编写不同的驱动程序和代码库，这就对程序员的编程技能和语言的熟练程度提出了更高的要求。
2. 程序设计异构多核处理器的程序设计需要考虑多种程序结构和算法，通常需要使用并行编程模型来提高计算性能。
由于异构多核处理器的计算资源较多，如何在多个处理器核心之间合理分配计算任务，是一个重要的问题。
3. 软件调试由于异构多核处理器的硬件架构复杂，调试时需要考虑多种因素，如处理器核心之间的数据传输、内存访问冲突、任务调度等。
因此，异构多核处理器的软件调试也是一项挑战。
面向异构多核处理器的并行编程模型面向异构多核处理器的并行编程模型是一种并行程序设计范式，它主要由以下几个主要部分组成。
1. 并行程式库并行编程需要使用一些并行程式库来提高计算性能。
异构多核处理器的并行程序设计需要使用适合硬件架构的程式库，如CUDA，OpenCL，DirectX或Vulkan 等，它们可以直接处理加速器内存，并提供硬件加速器的程序模型、库和工具，使得程序员能够编写高性能并行程序。
基于多线程应用的异构多核体系设计与实现
上海交通大学硕士学位论文基于多线程应用的异构多核体系设计与实现姓名：陈劭申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：付宇卓20081201上海交通大学硕士学位论文基于多线程应用的异构多核体系设计与实现摘要多核结构近年来无论在市场上还是在研究领域都占据了绝对的主导地位，天生的线程级并行处理能力是它能够成为焦点的主要原因。
在同构多核结构不断被完善改进的同时，异构多核的研究更显得关键。
对于特定的应用来说，每个处理器都不相同的异构多核结构无疑是更好的选择：将应用中具有不同特点的部分进行拆分，然后分别放到最适合的处理器上执行，使每个处理器各尽所长，每个部分都得到最好的执行效果。
本文的主要贡献就是提出并实现了一种针对特定多线程应用程序的异构多核结构。
首先从指令集角度揭示了异构多核结构的本质，然后分析了现行异构多核结构大多不支持操作系统动态调度的缺点，并提出一种通过扩展指令集的方法构建的异构多核结构设计方案，对此方案的结构及工作模式做了详细的论述。
此方案构建的异构多核结构支持操作系统的动态调度，而且还兼有同构多核结构的特点。
另外，本文还给出了该结构在Tensilica平台上的实现方案。
并且将运行Motion Jpeg程序得到的数据与其在其他结构下运行的数据相比较和分析，验证了此异构设计方案的正确性以及高效性。
关键词：异构多核，动态调度，多线程应用，扩展指令集DESIGN AND IMPLEMENTATION OF MULTI-THREAD APPLICATIONBASED HETEROGENEOUSMULTI-CORE SYSTEMABSTRACTMulti core architecture has been dominant in research area as well as in the market in recent years, the innate ability of handling thread-level parallelism is the main reason for its attraction. While homogeneous multi core has been continuously improved, the research of heterogeneous multi core seems of greater importance. As for pre-defined applications, heterogeneous multi core with processors different to one another is undoubtedly the better choice, we can split the application into several different parts according to each one’s merit, and then put each part onto the most appropriate processor, which gives best performances and effectiveness.The main contribution of this paper is to propose a design solution for heterogeneous multi core architecture according to a kind of specific applications. We first revealed the essence of heterogeneous structure in the instruction set perspective, and then analyzed the problem that most existing heterogeneous structures don’t support dynamic scheduling on the OS level.After that, we delivered the heterogenous architecture design solution based on extended insctruction method, and gave a detailed description of the different modules as well as working flow of this new architecture. This structure totally supports dynamic scheduling on the Operating System level, and has the merit of a homogeneous structureBesides, this paper also showed the implementation of this structure on Tensilica platform, and compared the data gained by running Motion Jpeg on the architecture proposed by us to those gained on other structures, to validate the correctness and high-effectiveness of our design.KEYWORDS: heterogeneous multi-core, dynamic scheduling, multi-thread application, extended instruction set图目录图1多核结构示意（2级Cache）[14] (6)图2多核结构示意（3级Cache）[14] (6)图 3 IBM Power5 4核处理器架构示意[4] (7)图 4 Intel Core2 架构框图[5] (8)图 5 Cell处理器内部架构[11] (9)图 6 Cell结构片内互连总线[11] (11)图7 Stanford Hydra 结构示意图[21] (12)图 8 SimpleScalar 工具集示意图[23] (14)图 9 MJpeg在Soclib平台上的应用示例 (15)图 10异构多核结构的设计方案 (19)图 11异构指令集与处理器分配图 (20)图 12异构多核结构指令集包含关系图 (21)图 13多线程应用运行流程图 (24)图 14异构系统中的通信方式 (26)图 15 Master Core与Supporting Core通信过程 (27)图16 Supporting Cores通信流程图 (28)图 17 TIE方法开发流程图 (34)图 18 SIMD操作示例 (36)图 19 Mutek结构示意图 (37)图 20 JPEG解码流程图 (39)图21 Motion JPEG解码结构图 (39)图 22 DCT变换图示 (41)图 23 Xtensa处理器配置信息图 (42)图 24线程在扩展处理器上运行 (44)图 25 IDCT变换流程 (45)图 26 IDCT_ld函数执行流程示意 (46)图 27 Stage2并行处理机制 (46)图28 Motion JPEG优化前（左）后（右）线程执行时间对比 (49)图 29 异构多核结构实现方案图 (50)图30 Motion JPEG线程与异构处理器执行对应关系 (50)图 31单核A执行解码单位数据统计 (52)图 32 单核B执行解码单位数据统计 (53)图 33三核异构多核运行结果统计（Master Core） (53)表目录表 1 Motion JPEG线程运行Profile结果 (43)表2单核与多核执行结果比较分析 (54)表3双核、三核结构性能指数比较 (54)表 4多种三核结构性能指数比较 (55)上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
基于异构多核环境下的核间通信机制设计与实现
基于异构多核环境下的核间通信机制设计与实现周楠;王仁;覃依漪;张杨;冯帆【摘要】To improve the efficiency of inter core communication in heterogeneous multicore environment and to optimize the performance of the processors,an inter-core communication mechanism for heterogeneous multi-core environment was proposed. The architecture of inter core communication mechanism was summarized,and the specific meaning of session layer and transport layer and its interlayer interaction were clarified.On this basis,aprotocol applied to session layer and transport layer was proposed, and the implementation of communication mechanism was completed according to the protocol.Results of experimental tests on ARM+DSP heterogeneous multi-core platform verify the feasibility and effectiveness of the inter-core communication mechanism.%为改善异构多核环境下核间通信效率,实现处理器性能的最优化,提出一种适用于异构多核环境下的分层结构的核间通信机制.对核间通信机制的体系结构进行概述,阐明会话层、传输层的具体含义及其层间交互关系;在此基础上提出应用于会话层与传输层的协议,依据协议完成通信机制的具体实现.在ARM+DSP异构多核平台上进行实验测试,测试结果表明了该机制的可行性与有效性.【期刊名称】《计算机工程与设计》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】8页(P887-893,封3)【关键词】异构多核处理器;核间通信;ARM Cortex-A9;TMS320C6678;低延时【作者】周楠;王仁;覃依漪;张杨;冯帆【作者单位】中国航天科工集团第二研究院706所,北京100854;中国航天科工集团第二研究院706所,北京100854;中国航天科工集团第二研究院706所,北京100854;中国航天科工集团第二研究院706所,北京100854;中国航天科工集团第二研究院706所,北京100854【正文语种】中文【中图分类】TP3680 引言相较于单核架构，多核架构所具有的性能功耗比优势已经受到广泛关注，但是为利用多核架构所带来的性能优势需要依赖于高效的核间通信机制(inter-processor communication，IPC)[1] 。
高效异构多核处理器的体系结构设计与编程优化
高效异构多核处理器的体系结构设计与编程优化当今的计算机科学界，人们对于计算机系统的性能和功耗的要求越来越高，为能够满足这种要求，高效异构多核处理器成为了当前研究的热点之一。
这种处理器是指在同一芯片上使用不同种类的处理器核心，比如CPU、GPU、FPGA等，在不同处理器之间进行分工协作，实现任务的高效处理，从而提高系统的性能并降低功耗。
因此，高效异构多核处理器的体系结构设计和编程优化是至关重要的一步。
一、高效异构多核处理器的体系结构设计高效异构多核处理器的体系结构设计需要从以下三个方面进行考虑。
1. 协作模式协作模式是异构处理器体系结构的核心。
异构处理器的优势在于擅长处理不同类型的任务。
为实现协作，任务被分为不同的部分，根据适应度将任务部分分配给不同类型的处理器核心。
因此，协作是通过任务分配和任务调度工作完成的。
2. 处理器组织结构处理器组织结构是异构处理器体系结构中最为基本的部分。
处理器组织结构包括多个处理器核心，内存等存储和数据I/O接口等。
处理器核心是异构多核处理器中的重要组成部分，是整个计算机架构的决定性因素。
除了传统的CPU，现在一般的高效异构多核处理器也包括GPU和FPGA等，同时还拥有丰富的内存和数据I/O接口，从而实现高速的数据处理和传输能力。
3. 系统架构系统架构通常指处理器和系统互连方案。
其中，系统互连是指方法或技术，用于将多个处理器核心连接在一起，实现高效的任务协作以及对内存、I/O以及其它资源的共享。
有线互连、无线互连和三维互连都是常用的系统互连技术。
二、高效异构多核处理器的编程优化在高效异构多核处理器中，编程优化是系统性能优化的关键。
但是，异构多核处理器的不同内部构造和处理器核心之间的协作方式都各有特点，因此，各种不同处理器之间的编程实现也会不同。
以下是针对CPU、GPU和FPGA等各种异构多核处理器的编程优化措施。
1. CPU编程优化CPU是目前最广泛使用的处理核心，因此，针对CPU的编程优化也尤为重要。
一种异构多核系统的编译方法及实现
一种异构多核系统的编译方法及实现
刘丹丹;杨灿美;倪素萍;杜学亮
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2015(32)11
【摘要】面向专用领域计算加速的异构多核处理器近年来得到长足发展,异构多核处理器中集成了多个不同架构的处理器核.由于该类处理器的异构性,其编程方法较传统的同构多核处理器有很大不同,编程者需要就不同架构的处理器核分别编写程序代码并分别编译,增加了软件开发难度.在分析异构多核处理器体系结构、程序执行模型的基础上,提出了一种异构多核系统的编译方法,并给出系统实现,解决了分别编写程序代码和编译的困难,支持异构多核代码的统一编程,屏蔽底层硬件的异构性,为上层用户开发提供方便.
【总页数】5页(P1-5)
【关键词】异构多核;异构编程;编译方法
【作者】刘丹丹;杨灿美;倪素萍;杜学亮
【作者单位】中国科学技术大学电子科学与技术系微纳电子系统集成研究中心;中国科学院自动化研究所国家专用集成电路设计工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP302.1
【相关文献】
1.一种系统级异构多核模拟器的实现 [J], 姚宇;孙晓霞;张多利;宋宇鲲;汪健
2.一种集散控制系统异构数据库集成的实现方法 [J], 陈兵
3.一种异构多核片上系统的SystemC系统级综合方法 [J], 冯志华;陈曦;高社生
4.一种新的异构系统集成方法、框架与实现 [J], 曹建平; 朱国涛; 孙文柱; 胡文婷
5.一种在异构网络上实现虚拟二层专用网的方法和系统 [J], 吴旭光
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多核多线程技术课程设计
多核多线程技术课程设计
一、课程介绍
本课程旨在让学生了解多核多线程技术的原理和应用，并在此基础上进行课程设计。
课程设计主要涉及到多核CPU的并行编程和多线程编程，学生将通过此课程学习到高效利用计算机多核多线程资源优化程序性能的技术，掌握多线程编程的基本实现原理和技巧。
二、课程内容
1.多核CPU的应用
•多核CPU的概念及发展历程
•多核CPU的原理和架构
•多核CPU的应用领域及优势
•实验：使用多线程编程实现多核CPU的并行计算
2.多线程编程
•线程的概念及特点
•线程的创建和销毁
•线程的同步和互斥
•线程的通信与信号
•实验：基于多线程编程实现一个生产者消费者模型
3.多核多线程技术的应用
•多核多线程的应用场景
•多核多线程的实现方式
•多核多线程资源分配与管理
•实验：基于多核多线程技术的并行计算实现实时图像处理
三、作业要求
每个学生需要在本课程的结课作业中完成一个多核多线程技术的应用程序设计，并提交程序源代码和报告，作业要求如下：
1.筛选自己的课程设计主题
2.根据所选主题开发一个有创意的多核多线程程序
3.提交程序源代码和报告，对程序的设计思路、实现原理和产生的效果
进行详细的描述和解释
4.最终作业通过代码演示、报告答辩和实验室测试等多个环节进行综合
评估
四、参考资料
1.《多核CPU编程实践》
2.《多线程编程实用教程》
3.《多核多线程技术分析与应用》
4.《操作系统原理》。
芯片设计中的多核异构架构设计方法是什么
芯片设计中的多核异构架构设计方法是什么在当今的科技领域，芯片作为各类电子设备的核心组件，其性能和功能的提升对于推动技术进步和创新具有至关重要的意义。
而多核异构架构设计方法则是提高芯片性能和能效的关键手段之一。
要理解多核异构架构设计方法，首先得明白什么是多核和异构。
多核，简单来说就是在一个芯片上集成多个处理器核心。
这些核心可以同时工作，从而大大提高芯片的处理能力。
而异构，则是指这些核心在结构、功能、性能等方面存在差异。
那么，为什么要采用多核异构架构呢？想象一下，如果我们只有一个强大的核心，当它在处理一个复杂任务时，可能会出现瓶颈，其他简单的任务只能排队等待。
但如果有多个不同类型的核心，就可以根据任务的特点，将其分配到最适合的核心上进行处理，从而提高整体效率。
在多核异构架构设计中，关键的一步是确定核心的类型和数量。
这需要综合考虑多种因素，比如应用场景的需求、芯片的功耗限制、成本等。
例如，对于需要大量并行计算的图形处理任务，可能会采用专门设计的图形处理核心；而对于一般性的计算任务，则可以使用通用的中央处理器核心。
任务分配策略也是多核异构架构设计中的重要环节。
要实现高效的任务分配，需要对不同类型的任务进行分析和分类，然后根据各个核心的特点，将任务合理地分配到相应的核心上。
这就像是一个调度员，要清楚地了解每个工人的特长，然后把不同的工作分配给最合适的人。
为了让各个核心能够协同工作，高效的通信机制必不可少。
在多核异构架构中，核心之间可能需要频繁地交换数据和信息。
这就需要设计专门的通信通道和协议，确保数据能够快速、准确地传输，同时避免出现通信拥堵和冲突。
此外，缓存一致性也是需要重点关注的问题。
由于多个核心可能会同时访问共享的缓存，因此需要确保各个核心看到的缓存数据是一致的，否则就可能会导致计算错误。
在硬件设计方面，要考虑如何合理布局各个核心以及相关的电路，以减少信号延迟和功耗。
同时，还需要优化电源管理，确保在不同的工作负载下，芯片都能够保持良好的能效。
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上海交通大学硕士学位论文基于多线程应用的异构多核体系设计与实现姓名：陈劭申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：付宇卓20081201上海交通大学硕士学位论文基于多线程应用的异构多核体系设计与实现摘要多核结构近年来无论在市场上还是在研究领域都占据了绝对的主导地位，天生的线程级并行处理能力是它能够成为焦点的主要原因。
在同构多核结构不断被完善改进的同时，异构多核的研究更显得关键。
对于特定的应用来说，每个处理器都不相同的异构多核结构无疑是更好的选择：将应用中具有不同特点的部分进行拆分，然后分别放到最适合的处理器上执行，使每个处理器各尽所长，每个部分都得到最好的执行效果。
本文的主要贡献就是提出并实现了一种针对特定多线程应用程序的异构多核结构。
首先从指令集角度揭示了异构多核结构的本质，然后分析了现行异构多核结构大多不支持操作系统动态调度的缺点，并提出一种通过扩展指令集的方法构建的异构多核结构设计方案，对此方案的结构及工作模式做了详细的论述。
此方案构建的异构多核结构支持操作系统的动态调度，而且还兼有同构多核结构的特点。
另外，本文还给出了该结构在Tensilica平台上的实现方案。
并且将运行Motion Jpeg程序得到的数据与其在其他结构下运行的数据相比较和分析，验证了此异构设计方案的正确性以及高效性。
关键词：异构多核，动态调度，多线程应用，扩展指令集DESIGN AND IMPLEMENTATION OF MULTI-THREAD APPLICATIONBASED HETEROGENEOUSMULTI-CORE SYSTEMABSTRACTMulti core architecture has been dominant in research area as well as in the market in recent years, the innate ability of handling thread-level parallelism is the main reason for its attraction. While homogeneous multi core has been continuously improved, the research of heterogeneous multi core seems of greater importance. As for pre-defined applications, heterogeneous multi core with processors different to one another is undoubtedly the better choice, we can split the application into several different parts according to each one’s merit, and then put each part onto the most appropriate processor, which gives best performances and effectiveness.The main contribution of this paper is to propose a design solution for heterogeneous multi core architecture according to a kind of specific applications. We first revealed the essence of heterogeneous structure in the instruction set perspective, and then analyzed the problem that most existing heterogeneous structures don’t support dynamic scheduling on the OS level.After that, we delivered the heterogenous architecture design solution based on extended insctruction method, and gave a detailed description of the different modules as well as working flow of this new architecture. This structure totally supports dynamic scheduling on the Operating System level, and has the merit of a homogeneous structureBesides, this paper also showed the implementation of this structure on Tensilica platform, and compared the data gained by running Motion Jpeg on the architecture proposed by us to those gained on other structures, to validate the correctness and high-effectiveness of our design.KEYWORDS: heterogeneous multi-core, dynamic scheduling, multi-thread application, extended instruction set图目录图1多核结构示意（2级Cache）[14] (6)图2多核结构示意（3级Cache）[14] (6)图 3 IBM Power5 4核处理器架构示意[4] (7)图 4 Intel Core2 架构框图[5] (8)图 5 Cell处理器内部架构[11] (9)图 6 Cell结构片内互连总线[11] (11)图7 Stanford Hydra 结构示意图[21] (12)图 8 SimpleScalar 工具集示意图[23] (14)图 9 MJpeg在Soclib平台上的应用示例 (15)图 10异构多核结构的设计方案 (19)图 11异构指令集与处理器分配图 (20)图 12异构多核结构指令集包含关系图 (21)图 13多线程应用运行流程图 (24)图 14异构系统中的通信方式 (26)图 15 Master Core与Supporting Core通信过程 (27)图16 Supporting Cores通信流程图 (28)图 17 TIE方法开发流程图 (34)图 18 SIMD操作示例 (36)图 19 Mutek结构示意图 (37)图 20 JPEG解码流程图 (39)图21 Motion JPEG解码结构图 (39)图 22 DCT变换图示 (41)图 23 Xtensa处理器配置信息图 (42)图 24线程在扩展处理器上运行 (44)图 25 IDCT变换流程 (45)图 26 IDCT_ld函数执行流程示意 (46)图 27 Stage2并行处理机制 (46)图28 Motion JPEG优化前（左）后（右）线程执行时间对比 (49)图 29 异构多核结构实现方案图 (50)图30 Motion JPEG线程与异构处理器执行对应关系 (50)图 31单核A执行解码单位数据统计 (52)图 32 单核B执行解码单位数据统计 (53)图 33三核异构多核运行结果统计（Master Core） (53)表目录表 1 Motion JPEG线程运行Profile结果 (43)表2单核与多核执行结果比较分析 (54)表3双核、三核结构性能指数比较 (54)表 4多种三核结构性能指数比较 (55)上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：陈劭日期：2009 年2月2日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于不保密√。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：陈劭指导教师签名：付宇卓日期：2009 年2月2日日期：2009 年2月2日1绪论近几十年来，集成电路工艺技术的飞速发展，给微处理器的设计方法带来了新的挑战。
当代处理器体系结构的研究已经从单核朝着多核的方向迈进了。
无论对于提高处理器的性能，还是考虑单位计算性能的功耗因素，多核体系结构都是目前的研究热点。
多核处理器所带有的线程级并行的特点大大提高了程序的执行效率。
1.1研究背景在过去三十多年的发展过程中，微处理器的性能借助集成电路技术和体系结构的进步获得了飞速提升。
伴随着性能的提高，计算机在各个领域的应用获得了巨大成功，产生了良好的经济效益和社会效益。
随着工艺技术水平的进一步发展和应用需求的不断变化，微处理器体系结构的发展正面临新的挑战和创新机遇[1]。
集成电路的工艺水平已经发展到了深亚微米阶段，多核处理器的研究也成为了学术界和产业界的主流。
Intel、IBM、AMD、SUN等国际顶级芯片公司都已经在市场上发布了各自的多核处理器，这无疑标志着处理器已经进入了多核时代。
多核处理器的基本构建模块就是单核微处理器。
将多个具有相同或者不同功能、相同或者不同结构的微处理器核，以一种有效的方式集成在同一个芯片中，并以有效的划分方式将应用程序分配给不同的微处理器核进行并行处理，从而提高微处理器系统的性能。
同时，还可以利用在较低的频率下只允许某个或某些微处理器核工作的机制达到降低功耗的目的。
单独的微处理器核可以是已有的处理器核，也可以是采用更灵活、更快捷设计方法设计的新的面向特定应用的处理器核。
当前，单核处理器的处理能力已经达到了非常高的水平。