众核多计算模式系统的构建.doc

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1、众核多计算模式系统的构建　　　　0引言　　在航空航天、医疗服务、地质勘探等复杂应用领域，需要处理的数据量急剧增大，需要高性能的实时计算能力提供支撑。与多核处理器相比，众核处理器计算资源密度更高、片上通信开销显着降低、性能/功耗比明显提高，可为实时系统提供强大的计算能力。　　在复杂应用领域当中，不同应用场景对计算的需求可能不同。例如，移动机器人在作业时，可能需要同时执行路径规划、目标识别等多个任务，这些任务需要同时执行;在对遥感图像处理时，需要对图像数据进行配准、融合、重构、特征提取等多个步骤，这些步骤间既需要

2、同时执行，又存在前驱后继的关系。因此，基于众核处理器进行计算模式的动态构造，以适应不同的应用场景和应用任务成为一种新的研究方向。文献［1］研究了具有逻辑核构造能力的众核处理器体系结构，其基本思想是基于多个细粒度处理器核构建成粗粒度逻辑核，将不断增加的处理器核转化为单线程串行应用的性能提升。文献提出并验证了一种基于类数据流驱动模型的可重构众核处理器结构，实现了逻辑核处理器的运行时可重构机制。文献提出了一种支持核资源动态分组的自适应调度算法，通过对任务簇的拆分与合并，动态构建可弹性分区的核逻辑组，实现核资源的隔离

3、优化访问。　　GPGPU（General-PurposeCompuTIngonGraphicsProcessingUnits）作为一种典型的众核处理器，有关研究多面向单任务并发执行方面的优化以及应用算法的加速。本文以GPGPU为平台，通过研究和设计，构建了单任务并行、多任务并行和多任务流式处理的多计算模式处理系统。　　　　1众核处理机　　　　1.1众核处理机结构　　众核处理机是基于众核控制单元（MPU）与众核处理器（GPGPU）相结合的主、协处理方式构建而成，其逻辑结构如图1所示。众核处理机由众核控制单元和众

4、核计算单元两部分组成，其中众核控制单元采用X86结构的MPU，与众核计算单元之间通过PCI-E总线进行互连。