龙芯2号多线程扩展的研究与设计

论文题目: 龙芯2号多线程扩展的研究与设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机系统结构

作者: 许先超

导师: 唐志敏

关键词: 龙芯号多线程处理器,同时多线程,微线程

文献来源: 中国科学院研究生院（计算技术研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 研发我国自主的高性能芯片在经济和国家安全方面具有重要意义。龙芯系列处理器的成功研制填补了我国自主高性能通用处理器的空白,龙芯2号采用先进的结构设计技术,已跻身于世界一流处理器的行列。然而,龙芯2号的性能还是有很大的提高空间。本文以挖掘程序的线程级并行、提高功能部件的利用率为切入点,以提高龙芯2号处理器性能为目的,分析了当前多线程技术的现状和发展趋势,结合龙芯2号的结构特点并对其进行多线程扩展,设计了龙芯2号多线程处理器。龙芯2号多线程处理器可以同时执行来自两个线程或微线程的指令,从两个(微)线程中找到更多可并行的指令进行处理,从而提高了功能部件的利用率。与此同时,本文还设计实现了配套的龙芯2号同时多线程和同时多个微线程Linux操作系统。龙芯2号同时多线程Linux操作系统将调度两个进程同时运行在龙芯2号多线程处理器上,来提高整个软件系统的性能。龙芯2号同时多个微线程Linux操作系统则在内核中为微线程应用程序提供支持,用户程序可以创建多个微线程来提高自己的运行速度。另外,本文还完成了对龙芯2号多线程处理器超标量模式和同时多线程模式的功能验证,并进行了初步的性能测试。现阶段,在尚未进行硬件策略优化的情况下,同时多线程模式的龙芯2号多线程处理器与原龙芯2号处理器相比已经有了较为显著的性能提高。

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摘要

ABSTRACT

图目录

表目录

第一章 引言

1 课题背景

2 多线程和微线程技术简介

3 本文的工作

4 本文的组织

第二章 龙芯2 号多线程处理器的整体设计方案

1 多线程技术

2 微线程技术

3 龙芯2 号多线程处理器的整体设计方案

3.1 整体设计方案

3.2 存储顺序一致性

第三章 软硬件接口设计

1 同时多线程模式应用相关的接口设计

1.1 操作系统和应用程序需要硬件协同解决的问题

1.2 相关问题的具体分析和接口设计

1.2.1 CPU间消息传递解决方案及接口设计

1.2.2 模式切换接口设计方案

1.2.3 中断解决方案

1.2.4 同步共享解决方案

2 同时多个微线程模式应用相关的接口设计

2.1 操作系统和应用程序需要硬件协同解决的问题

2.2 相关问题的解决方案及接口设计

2.2.1 主副微线程的同步和寄存器共享

2.2.2 中断异常处理和微线程的上下文保存

3 龙芯2 号多线程处理器的软硬件接口协同设计总结

第四章 龙芯2 号多线程处理器的硬件模块设计及实现

1 硬件模块设计实现简介

2 数据TLB模块的设计和实现

2.1 数据TLB模块的功能

2.2 龙芯2 号多线程处理器数据TLB模块的设计和实现

3 访存控制模块的设计和实现

第五章 龙芯2 号同时多线程和同时多微线程操作系统的设计和实现

1 龙芯2 号同时多线程LINUX操作系统的设计和实现

1.1 龙芯2 号同时多线程操作系统的设计思路

1.2 Linux中对龙芯2 号同时多线程进行支持时需要做的改动和实现分析

1.3 龙芯2 号同时多线程Linux操作系统的具体实现

2 龙芯2 号同时多个微线程LINUX操作系统的设计和实现

2.1 龙芯2 号同时多个微线程Linux操作系统的设计思路

2.2 Linux对龙芯2 号同时多个微线程进行支持的改动分析

2.3 龙芯2 号同时多个微线程Linux操作系统的具体实现

第六章 验证与测试

1 验证环境及测试程序

2 龙芯2 号多线程处理器超标量模式的功能验证

3 龙芯2 号多线程处理器同时多线程模式的功能验证

4 龙芯2 号多线程处理器的初步性能测试

第七章 结论和展望

参考文献

致谢

作者简历

发布时间: 2006-12-26

参考文献

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• [2].嵌入式多线程程序数据竞态条件的分析与研究[D]. 潘有顺.昆明理工大学2015
• [3].多核多线程虚拟化中断系统的研究与实现[D]. 祝帅君.国防科学技术大学2008
• [4].嵌入式Linux在多核多线程平台上的移植研究与实现[D]. 张国杰.重庆大学2008
• [5].嵌入式多线程远程调试器研究与实现[D]. 殷绍剑.电子科技大学2013
• [6].基于同时多线程的取指控制机制研究[D]. 关海洋.哈尔滨工程大学2012
• [7].多核多线程处理器模拟器的设计与实现[D]. 陈皓.国防科学技术大学2008
• [8].多核多线程处理器访存并行性分析与优化[D]. 王硕.国防科学技术大学2014
• [9].多线程处理器存储结构研究[D]. 王新刚.西北工业大学2004
• [10].多核多线程处理器环境下软件系统的设计与实现[D]. 方先康.北京邮电大学2008

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