基于国产多核处理器核级冗余静态绑定和动态绑定机制的研究

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1、硕士学位论文基于国产多核处理器核级冗余静态绑定和动态绑定机制的研究RESEARCHOFPROCESS-LEVELREDUNDANTSTATICBINDINGANDDYNAMICBINDINGMECHANISMBASEDONDOMESTICMULTI-COREPROCESSOR陈帅军哈尔滨工业大学2015年6月中图分类号：TP302.8学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于国产多核处理器核级冗余静态绑定和动态绑定机制的研究硕士研究生：陈帅军导师：季振洲教授申请学位：工程硕士

2、学科：计算机技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP302.8U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHOFPROCESS-LEVELREDUNDANTSTATICBINDINGANDDYNAMICBINDINGMECHANISMBASEDONDOMESTICMULTI-COREPROCESSORCandidate：ChenShuaijunSupe

3、rvisor：Prof.JiZhenzhouAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要容错技术是在一些对可靠性要求非常严

4、格的环境中保障程序正确运行的一项技术。程序在计算机上运行的过程中，可能会发生不同类型的故障，如何保障程序的正确运行一直是一个研究热点。多核处理器是当今处理器领域的主流，龙芯3号系列芯片是为数不多的国产多核处理器芯片之一。如何增强国产多核处理器的容错性能，充分发挥国产多核处理器的硬件资源优势，这具有重要的意义。在多核处理器的容错技术中，根据对处理器核的使用情况，又可以分为静态绑定和动态绑定两种方法。静态绑定技术是在冗余进程运行前提前指定具体的处理器核来运行冗余进程的一种技术，而动态绑定技术则是一种需要根据当前核

5、的实际运行状况来决定具体选择哪几个核来运行冗余进程的技术。本文主要实现了冗余进程在多核处理器间的静态绑定和动态绑定的功能，并在绑定的基础上完成了利用多模冗余的方法来进行故障检测的功能。在传统的绑定方法中，核间冗余进程的通信都需要设置专用的通信信道或缓存队列，这一般是在芯片设计阶段来完成。本文主要从软件方法入手，将冗余进程的通信和进程结果比较工作转移到系统调用处，并在内核层来完成故障检测功能。这种从软件角度实现故障检测的方法，不但能有效检测出进程运行过程中出现的故障，而且成本低，开发周期较短。本文最后实现了通过

6、静态绑定和动态绑定进行故障检测的方法，并在实验中成功检测到了注入的故障，最后针对两种方法对系统产生的性能影响进行了分析。结果表明系统对性能的影响在可接受范围内。本文的研究成果不但能为多核处理器在软件层的容错提供一些参考，也能为国产龙芯多核处理器的可靠性设计方案提供一些理论参考。关键词龙芯；瞬时故障；静态绑定和动态绑定；容错冗余；-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractFault-toleranttechnologyisatechnologyforguaranteeingthecorrectexec

7、utionoftheprograminsomehigh-reliabilityenvironments.Whiletheprogramrunsincomputer,manydifferenttypesoffailuresmayoccur.Howtoguaranteethecorrectexecutionoftheprogramisahotspots.Themulti-coreprocessoristhetendencyoftoday'sprocessors.Loongson3chipfamilyisveryr

8、epresentativeofthedomesticmulti-coreprocessorchips.Howtoenhancetheperformanceofdomesticmulti-coreprocessorsinfault-tolerantandhowtomakefulluseofthehardwareresourcesofdomesticmulti-coreprocessorshasimpo