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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.1.1 研究意义1

1.1.2 传统方法的局限性4

1.2 推测并行技术简介5

1.2.1 TLS技术简介6

1.2.2 TM技术简介7

1.2.3 两种技术的结合8

第2章 相关研究工作10

2.1 事务存储技术10

2.1.1 软件事务存储方案10

2.1.2 硬件事务存储方案12

2.1.3 代表性方案LogTM14

2.2 线程级推测技术19

2.2.1 软件线程级推测方案19

2.2.2 硬件线程级推测方案20

2.2.3 软硬结合式线程级推测21

2.2.4 代表性方案Hydra23

2.3 TLS与TM的结合27

2.3.1 TLS与TM结合的方式27

2.3.2 代表性方案TCC28

2.4 程序剖析技术31

2.4.1 剖析简介31

2.4.2 JRPM方案33

2.4.3 SPT方案34

2.4.4 Mitosis方案36

2.5 小结38

第3章 线程级推测并行性研究机制39

3.1 推测模型39

3.1.1 循环级推测模型40

3.1.2 子程序级推测模型40

3.2 分析方法41

3.2.1 判定准则41

3.2.2 依赖分析方法42

3.3 剖析指导的线程划分机制44

3.4 剖析应用分类45

3.5 小结46

第4章 OpenPro剖析工具集47

4.1 剖析方案47

4.2 剖析机制实现48

4.2.1 核心数据结构设计48

4.2.2 剖析流程49

4.2.3 线程调用跟踪50

4.2.4 访存剖析机制51

4.2.5 计算生产距离与消费距离52

4.2.6 链表压缩设计53

4.3 设计说明55

4.4 实验方案说明57

4.5 小结57

第5章 桌面应用的推测并行性分析59

5.1 桌面应用简介59

5.2 桌面应用循环级并行性剖析60

5.3 桌面应用子程序级并行性剖析62

5.4 小结62

第6章 多媒体应用的推测并行性分析64

6.1 多媒体应用简介64

6.2 多媒体应用循环级并行性剖析65

6.3 多媒体应用子程序级并行性剖析67

6.4 小结67

第7章 高性能计算应用的推测并行性分析69

7.1 高性能计算应用简介69

7.2 高性能计算应用循环级并行性剖析70

7.3 高性能计算应用子程序级并行性剖析72

7.4 小结72

第8章 总线式推测多核结构体系结构设计74

8.1 结构模型74

8.1.1 一级数据Cache设计75

8.1.2 推测控制器设计75

8.1.3 总线设计76

8.1.4 二级Cache设计和存储管理77

8.1.5 执行核设计77

8.2 线程执行模型78

8.2.1 推测线程初始化79

8.2.2 推测线程启动79

8.2.3 推测访存操作的跟踪和记录79

8.2.4 推测线程提交80

8.2.5 推测线程冲突检测和错误恢复80

8.2.6 推测循环结束81

8.3 编程模型82

8.3.1 推测封装函数83

8.3.2 变量声明调整84

8.3.3 推测库函数85

8.3.4 补充和评价85

8.4 小结86

第9章 总线式推测多核模拟器实现87

9.1 功能级验证工具设计87

9.1.1 实现环境Pin89

9.1.2 主要功能90

9.1.3 设计方法90

9.2 性能级多核模拟器设计91

9.2.1 SimpleScalar简介与改进分析93

9.2.2 流水线设计95

9.2.3 访存设计96

9.2.4 多核模拟方式99

9.2.5 私有一级Cache的推测支持99

9.2.6 总线支持100

9.3 小结101

第10章 SPoTM模型评测102

10.1 评测方案102

10.1.1 测试程序集102

10.1.2 模拟器配置103

10.2 基本评测结果104

10.2.1 推测加速比104

10.2.2 单核性能分析105

10.2.3 推测线程性能分析107

10.2.4 存储系统性能分析108

10.3 小结110

第11章 PTT设计优化112

11.1 简介112

11.1.1 思路112

11.1.2 优化方案113

11.2 硬件结构模型114

11.2.1 硬件体系结构114

11.2.2 推测执行机制115

11.2.3 按序提交机制116

11.3 编程模型117

11.3.1 循环封装118

11.3.2 变量声明调整119

11.3.3 运行时库支持120

11.3.4 编译支持121

11.4 线程执行模型122

11.4.1 简介122

11.4.2 推测线程初始化123

11.4.3 推测线程启动123

11.4.4 推测线程执行124

11.4.5 推测线程提交125

11.5 PTT模拟器实现126

11.5.1 GEMS模拟器简介126

11.5.2 实现说明126

11.6 小结127

第12章 PTT基本性能评测128

12.1 实验方案128

12.1.1 方案简介128

12.1.2 测试程序说明129

12.1.3 实验配置130

12.2 基本性能评测131

12.2.1 加速比分析131

12.2.2 回退率分析133

12.2.3 IPC分析134

12.2.4 缓存缺失率分析135

12.2.5 链路延迟分析136

12.3 小结137

第13章 PTT性能影响因素评测138

13.1 互连拓扑分析138

13.2 令牌传递开销分析139

13.3 L2 Cache组织方式分析140

13.4 线程启动策略分析141

13.5 线程重试策略分析142

13.6 小结143

第14章 在线剖析指导机制144

14.1 性能分析原理144

14.2 剖析指导模型146

14.3 性能评测148

14.3.1 线程启动策略分析149

14.3.2 线程重试策略分析150

14.4 小结151

第15章 连续两阶段剖析指导性能优化152

15.1 优化原理152

15.2 技术框架154

15.2.1 初始剖析157

15.2.2 预先优化159

15.3 优化框架的扩展和限制163

15.3.1 优化扩展163

15.3.2 优化限制165

15.4 性能评测165

15.5 小结168

参考文献169