并发多线程微体系结构研究与设计
文献类型：学位论文
| 作者 | 于倩 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06-09 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | 并发多线程 微体系结构 超长指令字 |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 本文基于采用超长指令字（Very Long Instruction Word，VLIW）结构和单指令流多数据流（Single-Instruction flow Multiple-Data flow，SIMD）技术的4 发射SuperV处理器，提出了非对称并发多线程微体系结构设计，以促进处理器资源的共享和有效利用，满足视频信号处理的需求。并发多线程Simultaneous MultiThreading，SMT）结构可以在同一周期向执行部件发射多个线程中的多条指令，通过在时间上和空间上动态调度资源达到灵活的并行效果。但是多线程竞争资源导致单个线程性能降低。非对称SMT 结构采用了固定优先级、共享多现场和分配专有部件的方法，使高优先级线程充分享有系统资源，不受其他并发线程的影响，达到理想的前台运行效果。 本文首先描述了SuperV 处理器的组织结构和控制通路设计。SuperV 处理器采用VLIW结构和SIMD 技术，既具有通用微处理器的管理功能，又具有较强数字信号处理能力，其定长短向量运算为视频信号处理提供有效支持。SuperV 处理器一次流片成功，通过了MPEG-2 解码等测试程序。但要对高分辨率视频信号实时地完成编/解码还需要进一步提升性能。针对视频压缩的数据流密集型和计算密集型特点，本文采用SMT 结构对SuperV 处理器的吞吐率进行优化。 通过对SMT 结构设计复杂度的权衡，本文提出了基于SuperV 处理器的非对称SMT 结构及其实现方案，完成了线程选择部件的寄存器传输级设计，并为多现场扩展进行了多端口寄存器堆的全定制物理设计。另外，本文还基于SuperV 指令集提出了线程管理指令扩展方案，能够支持可阻塞多线程计算模型；以及针对MPEG 编码程序的线程调度策略，保持了视频编码程序中数据和程序的局部性，且易于达到硬件线程的负载平衡。实验结果表明，4线程非对称并发结构能够将SuperV 处理器的单周期平均执行指令数提高到3 倍以上，其面积仅增加34%，而功耗有效性（每秒钟执行指令数与功耗的比值）提高到原来的1.56 倍。基于SuperV 处理器实现的非对称并发多线程结构，除了能够更好地支持视频信号处理之外，其应用领域将扩大到网络服务、数据库、多媒体处理和个人电脑等更多方面。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 110 |
| 源URL | [http://159.226.59.140/handle/311008/80]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 于倩. 并发多线程微体系结构研究与设计[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：声学研究所
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