关键词： CC—NUMA   Origin2000   Alpha   21364   Opteron   平均访问路程  

摘要： 针对当前多处理器发展形势,提出一种新型的CC-MUMA架构。CC-NUMA是广泛应用于多处理机系统的一种体系结构,兼具SMP和MPP的一些优点。简要介绍CC-NUMA多处理器系统的特点;分析其基本架构;详细讨论两种比较新的架构,并在此基础上提出一种简单、实用的新型架构,在灵活度、延迟、可扩展性方面均优于以前的架构,同时对其可行性及性能进行了全面分析。

关键词： 片上多处理器   TCLC   二级cache   复制   迁移   中心放置  

摘要： 片上多处理器中二级cache的设计面临着延迟和容量不能同时满足的矛盾,私有结构有较小的命中延迟但是减少了cache的有效容量,共享结构能增加cache的有效容量但是有较长的命中延迟.提出了一种适用于CMP的cache结构——延迟和容量权衡的cache结构(TCLC).该结构是一种混合私有结构和共享结构的设计,核心思想是动态识别cache块的共享类型,根据不同共享类型分别对其进行优化,对私有cache块采用迁移的优化策略,对共享只读cache块采用复制的优化策略,对共享读写cache块采用中心放置的优化策略,以期达到访问延迟接近私有结构,有效容量接近共享结构的目的,从而缓解线延迟的影响,减少平均内存访问延迟.全系统模拟的实验结果表明,采用TCLC结构,相对于私有结构性能平均提高13.7%,相对于共享结构性能平均提高12%.

关键词： 可调变   倒传递类神经网路   多处理器  

摘要： 本篇论文提出一颗具有可调变式倒传递类神经网路处理器硬体架构，以及做非线性函数的近似。调变的目的是使网路更具弹性，以方便用于各种不同的应用。把类神经网路的结构写成指令形式，然后经由输入/输出埠(I/O)写入晶片里，来调变类神经网路的架构及组态。在执行网路运算我们提出多处理器运算架构，使用此架构达成平行运算能力，以减少倒传递类神经网路在做学习循环时所消耗的时间。最后，晶片应用UMC 90 nm 标准单元(standard cell)合成出处理器电路，处理器晶片面积约为2.2x2.2 ，工作频率为50MHz。

关键词： 文件系统   通讯方式   服务器   一致性   并行   性能   检查   可扩展性  

摘要： 并行计算将发展为使用上千个集群化的CPU完成一个应用程序，这导致I／O瓶颈随着集群中CPU密度的加大而日益严峻。目前的并行文件系统提供了大量的聚合I／O带宽，然而它们的可扩展性达不到管理上千个存储节点上的分布式文件的需求。这篇论文我们通过存储服务器之间的聚合通讯来提高文件大数据集操作的可扩展性。特别的，我们采用服务器到服务器的通讯方式来简化一致性检查，同时改善文件创建、删除和状态查询的性能。

关键词： 嵌入式系统   uC/OS-II   SMP 模组  

摘要： 随着越来越复杂的多媒体应用程式的发展，嵌入式平台上的处理器能力也越来越受重视，最近的多处理器嵌入式平台已经从原本的数位讯号处理器(DSP)，转移到对称式多处理器架构。然而，在嵌入式即时作业系统 uC/OS-II 上却不支援多核心架构。在这篇论文里，我们在 uC/OS-II 上加入了一个 SMP 模组。透过这个模组，可以让作业系统提升整体工作处理量以增进效能。同时，我们也提出了两种不同的 SMP 模组实作方式，并且根据不同的嵌入式系统开发条件下，例如产品开发时程、应用程式的即时性、系统中记忆体的多寡等，给予不同方式的使用建议。

关键词： PMC 诊断模式   比较式诊断模式   t-可诊断的   诊断能力   局部诊断能力   强局部可诊断特性   条件式错误集合   条件式诊断能力   超立方体网路   星狀网路   BC网路   诊断演算法  

摘要： 有关多处理机系统错误诊断问题已经在相当多的文献被广泛的讨论，并且很多着名连结网路的诊断能力也已经被提出来了。在这篇论文当中，我们针对多处理机系统研究了一些不同的诊断问题。首先，我们介绍了一种新的诊断能力量测方法称为局部诊断能力量测，并且提出了一些架构用来决定系统中一个处理机在PMC诊断模式下是否为局部t-可诊断的。针对超立方体网路(hypercube)和星状网路(star graph)，我们证明了网路中每一个点的局部诊断能力等于它们自己的分支度。接着，我们针对系统诊断问题提出了一个新的观念称为强局部可诊断特性。一个系统我们说他具有强局部可诊断特性即表示此系统中每一个处理机的局部诊断能力等于它们自己的分支度。所以我们可以推得n维度超立方体网路Qn和星状网路Sn都有此很强的特性，当n >= 3。下一步我们接着研究当多处理机系统具有一些坏掉的边时，每一个点它们的局部诊断能力。对于具有一些坏掉的边的n维度超立方体网路Qn和星状网Sn，我们证明了Qn在坏n-2条边以内其仍然保有此很强的特性，而Sn在坏n-3条边以内也仍然保有此特性。假设网路在坏掉边时每一个点具有至少两条好的边时，在这样的条件下，我们证明了Qn坏掉的边数可以增加到3(n–2)–1条仍然保有这种强特性，而Sn在此条件下无论坏多少条边仍然可保有此特性。更进一步地，我们考虑网路在坏掉边时每一个点具有至少三条好的边时，在这样的条件下，我们证明了Qn无论坏多少条边仍可保有此很强的特性，并且我们所提出的这些坏边数都是最佳值。除此之外，我们针对一般系统也提出了一个新的诊断演算法。此演算法的时间复杂度为O(N log N)，此处N代表系统中处理机的总数。条件式诊断能力量测是由赖等人所提出的，此量测方法在多处理机系统是另外一个有趣的议题。此量测方法在量测一个系统的诊断能力时给予一个条件，此条件为，在系统中任一个错误点集合不能包含任一个点的所有邻居。本篇论文当中，我们根据这个条件去计算一个n维度超立方体网路Qn在比较式诊断模式下它的条件式诊断能力，并且得到的答案为3(n-2)+1，当n >= 5。此条件式诊断能力约是传统诊断能力的三倍之多。最后，我们延伸这个结果到BC(bijective connection)网路上，一个n维度BC网路记作Xn，此网路是一个n-正规图具有2^n个点和n2^{n-1}条边。一般常见的超立方体网路(hypercube)、交错超立方体网路(crossed cube)、双扭超立方体网路(twisted cube)和梅式超立方体网路(Mobius cube)都是BC网路的一种。在这篇论文当中，我们也证明了一个n维度BC网路Xn在比较式诊断模式下它的条件式诊断能力为3(n-2)+1，当n >= 5。根据这个结果，我们可以推得所有立方体网路的条件式诊断能力。

关键词： 软硬体分割   模拟退火演算法   基因演算法   多处理器  

摘要： 未来资讯产品的趋势是低功率消耗、低成本及高执行效率。本文提出改良式模拟退火演算法(Enhancement of Simulated Annealing Algorithm, ESA)来达到一个应用在嵌入式系统多处理机架构下之的软硬体分割要求，以满足系统设计时可达成低功率消耗、低成本及高效能的需求。而本文基于模拟退火演算(Simulated Annealing Algorithm, SA)的基本架构，提出平衡功率消耗、成本、效能之需求的成本函数(Cost function)，且改良演算法的求解方式，使得演算法所需的模拟时间比原模拟退火演算减少64%模拟时间，与基因演算法(Genetic Algorithm)相比，则是减少115%模拟时间。本文以两个范例分别为自适应差分脉冲编码调制(Adaptive Pulse Code Modulation，ADPCM)系统及JPEG (Joint Photographic Experts Group)影像压缩编码系统来验证演算法的效能。而若使用改良式模拟退火演算法，并以JPEG为范例去找出最佳的软硬体分割结果，可以找出三颗处理器(Processor)为最佳的处理器之个数，且与只使用两颗处理器相较起来, 在满足系统限制下，减少了132%的逻辑元件，且在功率消耗上也减少了162%。

关键词： 实时系统   协同控制   深海采矿  

摘要： 本文以深海采矿系统的控制作为研究背景,对多任务的分配进行了深入分析,针对多处理器在深海采矿机应用时存在的问题,在考虑任务间同步的基础上提出了基于AMP的协同策略。最后,结合具体的任务分配给出了系统的分层控制流程图。

关键词： 微处理器   单芯片多处理器   并行处理   任务调度管理模块  

摘要： 本文在设计一种基于MV05的单芯片多处理器并行处理架构的基础上，更是设计出单芯片多处理器的任务调度管理模块和核间通信模块，并嵌入到单芯片多处理器系统中，最大化地支持程序的并行执行，能够使单芯片多处理器不仅拥有一个进程管理引擎，方便地实现进程管理和进程分配，而且依靠核间通信模块实现不同子处理器之间的数据交互，提高了单芯片多处理器并行处理的能力。\n 本文的主要工作和创新点如下：\n 1.设计并实现基于MV05 IP核的单芯片多处理器并行处理架构。\n 2.设计并实现任务调度管理模块，并结合单芯片多处理器的设计，嵌入在单芯片多处理器系统中，专门负责单芯片多处理器的任务调度和任务管理。利用任务调度管理模块，最大程度地提高单芯片多处理器并行处理的能力。\n 3.设计并实现核间通信模块，根据核间通信协议，利用任务之间的相关性完成数据在子处理器之间的直接交互通信，避免了总线竞争和CACHE一致性方面的设计障碍。\n 4.设计一整套针对单芯片多处理器架构的验证和测试方案，有效地验证了单芯片多处理器在并行处理方面的优势和能力，使得整个设计得到了很好的验证。\n 本文提出的单芯片多处理器并行处理架构，方法独特，实现简单，经过实际的验证证明了其可行性。本文的设计思想、设计方法、运用的手段和工具，以及在验证过程中发现的问题和解决方法具有实际的借鉴意义和参考价值，为机器视觉系统的SoC实现提供了具有自主知识产权的单芯片多处理IP核，具有很高的科学研究意义和广泛的市场应用价值。

关键词： 多处理器   任务调度   权值自适应   EDF算法  

摘要： 随着实时系统在工业领域的广泛应用,工业实时系统不仅需要保证数据采集、控制、数据传输等周期任务在规定的时间内完成,也要保证突发事件触发的非周期任务的及时响应。由于应用的日益复杂,使得多处理器实时系统成为处理这种复杂应用的有效计算手段。因此,要求工业实时计算能够综合处理多处理器实时系统中周期任务和非周期任务混合调度问题。论文在总结多处理器实时系统实时任务调度特点的基础上,综合分析了已有调度算法,针对它们用于多处理器实时计算时存在的问题,提出了两级多处理器系统结构下实时任务的调度算法,并通过在VxWorks上的仿真实验证明了算法的有效性和可行性。主要工作包括以下方面:\n (1)论文研究的多处理器实时系统任务调度算法采用层次式的任务调度策略,对多处理器系统的调度层次分两级:任务分配和任务调度。任务分配处理选择任务在什么结点上执行,任务调度则涉及到将在同一结点的任务按怎样的方式进行调度执行。任务分配器端响应实时任务请求,并按照权值自适应的轮转调度算法(FWRR)分配实时任务到各个执行结点,各执行结点按照了一种基于比率调节的RM和EDF相混合的调度算法(TRE)对本地实时任务进行调度执行。\n (2)针对多处理器实时任务的多机执行的特点,为了满足任务的合理分配及系统的负载平衡,论文研究了将任务分配到结点的调度方法,提出了权值自适应的轮转调度算法(FWRR)来分配任务。根据结点处理能力的不同,采用自适应调整队列权值的方法在处理能力强的结点上分配更多的任务,而对处理能力弱的结点分配较少的任务,这样可以合理分配任务并使任务得到尽快处理,也解决了结点处理能力不同而造成的负载压力的问题。\n (3)多处理器实时系统在同一结点上有多任务执行的特点。在不同的工作负载下,以任务截止期错失率作为衡量不同任务调度算法性能优劣的指标,对RM和EDF实时调度算法进行了性能分析和比较,在此基础上,提出了一种基于比率调节的RM和EDF相混合的调度算法(TRE)。通过比率的调整,可以灵活的实现RM和EDF调度算法的结合,表现出高的处理器利用率和在处理器过载情况下的好的稳定性,可以产生较好的调度性能。