基于共享关系Cache的片上多处理器系统结构和并行程序优化研究

片上多处理器将多个处理器内核集成在一块芯片上，可充分利用应用的线程级并行性提升性能，已成为处理器系统结构研究的热点之一。本项目基于对多个并行程序的特征分析，发现绝大多数并行程序的多个线程间存在对共享数据访问的时间局部性。基于上述特征，一方面本项目提出了基于共享关系Cache的一致性协议设计思想，通过共享关系Cache缓存最近出现的共享关系，为后续对该共享数据的访问请求提供目的结点集合信息，减少采用广播机制的多处理器系统的网络消息量。初步模拟实验表明，基于Token协议的16核片上多处理器在集成共享关系Cache后，网络消息量降低约15％。另一方面本项目提出了以提高并行程序对共享数据访问的时间局部性为目标的并行程序优化思想，优化后程序将能够更好地利用共享关系Cache的有限存储空间。本项目的研究面向多处理器系统结构设计和并行程序优化，将两者统一考虑，有助于全面提升片上多处理系统的整体性能。