关于mv05的单芯片多处理器并行处理架构设计

《关于mv05的单芯片多处理器并行处理架构设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海大学硕士学位论文单依靠提高主频和提高指令复杂度来提升处理器性能的弊端。多核处理器相对于传统超标量和超长指令字(VLIW)的指令级并行具有更高的并行度，在多核处理器上可以达到线程级并行，也就是同一时刻处理器上有多个线程在并行执行。以单芯片多处理器架构为基础的任务并行处理方法可以很好地解决单纯开发指令的并行性和提高工作的时钟频率所带来的一系列难题，多核处理器要发挥多核的性能需要提高程序的并行度，单线程程序无法发挥多核处理器的优势【8】。单芯片多处理器可以将具有内在执行并行性的复杂任务分解为一系列紧密联

2、系的子任务，然后并行处理这些子任务。多核架构的MPSoC(Multi．ProcessorSystemonChip，MPSoC)可以完成将复杂任务分配到多个核中去执行的任务【91。由于不同内核可以执行不同的任务，多核架构在一个周期内可以执行多个指令。这种并行处理使得整个系统的性能与使用单个处理器串行处理相同任务相比，有了很大的提高。另外，多核架构的设计可以复用原有的成熟单核处理器作为子处理器，从而可以缩短设计和验证周期，节省开发成本，符合SoC设计的基本思路，多核架构是未来SoC发展的一个趋势。单芯片多

3、处理器以数量的优势获得性能的提高，且设计简单，可以大大提高处理器的速度，是未来处理器发展的一个重要方向【lo】【111。1．2单芯片多处理器(SCMP)的发展和应用所谓单芯片多处理器(Single．ChipMultiprocessors，SCMP)，也指多核心，就是集成在电路芯片上实现多个互连的处理器，关键要解决处理节点、互连结构、存储层次、芯片系统接口等关键问题，它是由美国斯坦福大学提出的，其思想是将大规模并行处理器中的SMP(对称多处理器)集成到同～芯片内，各个处理器并行执行不同的进程，一直以来是

4、微处理器体系结构研究的一个热点。斯坦福大学提出片上多处It里器(CMP)结构的思想在他们设计的Hydra处理器【Harem2000]@实现。CMP在一块芯片内部实现SMP(对称多处理)架构，并且执行不同的进程，CMP可以比超标量处理器更具并行性。但是，当半导体工艺进入O．18微米以后，线延时已经超过了门延迟，要求微处理器的设计通过划分许多规模更小、局部性更好的基本单元结构来进行。相比之下，由于CMP结构2上海大学硕士学位论文已经被划分成多个处理器核来设计，每个核都比较简单，有利于优化设计，因此更有发展

5、前途。目前，mM的Power4芯片和Sun的MAJC5200芯片都采用了CMP结构。多核处理器可以在处理器内部共享缓存，提高缓存利用率，同时简化多处理器系统设计的复杂度。多核技术能够使服务器并行处理任务，多核系统更易于扩充，并且能够在更纤巧的外形中融入更强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。多核架构能够使目前的软件更出色地运行，并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。尽管认真的软件厂商还在探索全新的软件并发处理模式，向多核处理器的移植，现有软件无需被修改就可支持多核平台。

6、随着操作系统及应用软件对多核处理器的进一步支持及优化、芯片制造工艺的成熟、AMD及Intel为代表的低功耗技术的发展、芯片级虚拟化技术的成熟等诸多因素，将推动服务器处理器多核化趋势的进一步彰显。应用需求的不断提高是计算机发展的根本动力。如目前的服务器应用，要求高的吞吐率和在多处理器上的多线程应用、Internct的应用、P2P和普通计算的应用都促使了计算机性能的不断提升，多核技术已经成为服务器技术的重要技术支点。大型企业的ERP、CRM等复杂应用，科学计算、政府的大型数据库管理系统、数字医疗领域、电信

7、、金融等都需要高性能计算，多核技术可以满足这些应用的需求【12】【13】。可以肯定，在未来一二十年间，随着制造工艺的发展，当芯片容量足够大时，单芯片多处理器结构(SCMP)就可以将大规模并行处理结构中的对称多处理器(SMP)或分布式共享处理器(DSM)节点集成到同一芯片内，各个处理器并行执行不同的线程或进程【14】。单芯片多处理器结构大大提高了处理器的性能，针对这种结构的研究是非常有意义的。3上海大学硕士学位论文1．3本文的主要研究工作1．3．1课题背景机器视觉被称为自动化的眼睛，在国防系统，遥感图像

8、分析、工业视觉、智能机器人、精确制导、安全鉴别、医学图像、文字／指纹／染色体识别以及集成电路芯片检测方面有着广泛的应用，实现设备智能化、自动化、高效化、高精密，机器视觉系统是不可缺的功能模块【15】。机器视觉是--I'1涉及人工智能、计算机科学、数字图像处理、模式识别等多个领域的新兴学科，发展至今已有20多年的历史，它不仅是人眼的延伸，更具有一定的人工智能。简而言之，机器视觉系统就是用机器代替人眼和人脑来进行检测和判别的系统。作为应用系统，机器视觉是随着