多核處理器中具有臨界區(qū)的多線程調(diào)度方法研究.pdf

1、隨著多核技術(shù)以及多線程技術(shù)的發(fā)展，多線程在多核處理器上的調(diào)度問(wèn)題成為研究熱點(diǎn)。由于多核處理器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得資源管理更困難。當(dāng)多線程在多核平臺(tái)上運(yùn)行時(shí)，怎樣更好的利用多核資源，讓多線程能夠正確快速的執(zhí)行，決定了系統(tǒng)性能的提高。一個(gè)優(yōu)秀的針對(duì)多核處理器的線程調(diào)度算法可以有效利用資源，提高系統(tǒng)吞吐率，兼顧公平性，降低程序的響應(yīng)時(shí)間和周轉(zhuǎn)時(shí)間。
　　對(duì)于多核多線程的調(diào)度方法的研究，一般都先提出一種多線程的模型，并在這種模型的基礎(chǔ)上針對(duì)

2、不同的多核平臺(tái)提出不同的調(diào)度方法。在多線程模型上，很多人都選擇DAG圖，但是傳統(tǒng)的DAG圖有其自身的缺陷，例如不能對(duì)任務(wù)間的關(guān)系進(jìn)行近一步的刻畫(huà)。本文針對(duì)具有臨界區(qū)的線程，提出一種基于Forest的多線程調(diào)度模型，通過(guò)該模型維護(hù)線程間的前后依賴(lài)、數(shù)據(jù)資源和共享資源關(guān)系。為有效的提高系統(tǒng)性能，減少計(jì)算資源空閑時(shí)間，提出了綜合考慮線程共享資源情況以及前后依賴(lài)關(guān)系的調(diào)度方法CSTS算法。該算法以臨界區(qū)作為線程間共享資源的依據(jù)，對(duì)具有相同臨界區(qū)

3、線程進(jìn)行同核調(diào)度。并且由于臨界區(qū)不可同時(shí)執(zhí)行的特點(diǎn)，臨界區(qū)成為限制系統(tǒng)整體性能的重要因素。為減少由臨界區(qū)而造成的堵塞，算法提出了基于臨界區(qū)的優(yōu)先級(jí)計(jì)算方法，并且兼顧公平性。
　　在多核處理器中，由于各核間計(jì)算能力的不同，異構(gòu)多核處理器較同構(gòu)多核處理器更具有實(shí)用性。因此，本文除針對(duì)一般多核處理器設(shè)計(jì)了多線程模型以及基于該森林模型的調(diào)度方法外，還針對(duì)異構(gòu)多核處理器各核間處理能力的不同，優(yōu)化了加速臨界區(qū)算法。加速臨界區(qū)算法可以有效縮短具

4、有臨界區(qū)的線程的執(zhí)行時(shí)間，但是有可能會(huì)造成無(wú)關(guān)臨界區(qū)串行化的問(wèn)題。本文在加速臨界區(qū)算法基礎(chǔ)上提出改進(jìn)加速臨界區(qū)算法。該算法跟蹤記錄所有包含臨界區(qū)的線程在核上的執(zhí)行情況，對(duì)線程的優(yōu)先級(jí)因子進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)該優(yōu)先級(jí)因子指導(dǎo)線程在高速核與低速核間的動(dòng)態(tài)遷移。該算法不僅加速了臨界區(qū)的執(zhí)行而且能有效解決加速臨界區(qū)方法所造成的線程在高速核上的堵塞的問(wèn)題。
　　本文采用模擬實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)基于森林線程模型的算法進(jìn)行模擬驗(yàn)證。較同類(lèi)算法對(duì)于臨界區(qū)密集型