基于Intel多核架構(gòu)的并行編程模型的研究與設(shè)計.pdf

1、2005年，AMD和Intel相繼發(fā)布了雙核處理器，多核處理器開始進入主流桌面應(yīng)用，走入尋常百姓家。處理器的不斷發(fā)展，由純粹的頻率提升，逐漸轉(zhuǎn)到多核運算、并行執(zhí)行的方向上。所謂多核處理器就是將多個運算核心集成在一個處理器內(nèi)部，在并行性優(yōu)贄的提升下，相比單核它能夠以更低的頻率處理更高的工作負載。因此能夠住提升處理器性能的情況下降低功耗，減小散熱問題，而且生產(chǎn)成本更加低廉。
　　 處理器發(fā)展到多核階段，傳統(tǒng)的串行編程模型與并行架構(gòu)之

2、間的矛盾越發(fā)明顯。這種轉(zhuǎn)變對程序員而言不像處理器時鐘頻率的變化那樣透明，如果編寫的程序沒有針對多核的特點來設(shè)計，就不能完全獲得多核處理器帶來的性能提升。多核時代的到來，給傳統(tǒng)的串行編程模型帶來了巨人的沖擊。為了充分利用多核性能，就需要設(shè)計一種并行編程模型來編寫更高效的應(yīng)用程序。
　　 并行編程模型，通俗的說就是指并行編程的一種方式，就像結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計一樣。以往的并行編程模型一般都停留住科學(xué)研究階段，因為當(dāng)時的

3、并行架構(gòu)都是為科學(xué)計算服務(wù)的，價格高、普及率低，對非專業(yè)計算機研究人員，讓他們掌握并行編程方式比較困難。而且，以往的并行編程模型編寫的程序難以移植，程序的維護和調(diào)試也非常困難。大部分的應(yīng)用是由計算機和數(shù)學(xué)工作者將串行程序改寫成并行程序米進行科學(xué)計算，這樣的代價是很大的。如今并行平臺架構(gòu)隨著多核的發(fā)展普及起來，特別是Intel多核架構(gòu)的廣泛應(yīng)用，使得并行編程模型越來越受到重視。
　　 本文的主要工作體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　

4、 首先系統(tǒng)地分析和研究了Intel多核處理器的體系結(jié)構(gòu)特點，討論了利用CPUID指令檢測Intel多核多處理器架構(gòu)中處理器的3層拓撲結(jié)構(gòu)和通信方式的3層拓撲結(jié)構(gòu)的方法，結(jié)合Intel多核多處理器結(jié)構(gòu)，進行了層次上的邏輯抽象，并討論了在不同層次下對系統(tǒng)應(yīng)用程序運行效果的影響；
　　 其次，研究了線程分派問題，提出了一個線程分派架構(gòu)模型以及線程關(guān)系圖，并在此基礎(chǔ)上提出了貪心式線程分派算法，詳細介紹了算法思想，給出了算法流程，并對此