片上众核集群体系结构关键技术研究

随着半导体技术按照摩尔定律进一步延续，如何有效利用丰富的芯片资源成为研究的热点。片上多核处理器结构以其低功耗、高性能、低成本优势逐渐成为高性能处理器设计的主要途径。但是随着片上处理器核数量不断扩展、异构核的种类日益丰富，片上众核并行结构的复杂性使得其众多的计算资源难以得到有效的利用。本课题针对多核微处理器日益强大的计算能力和相对落后的多核组织与计算模式之间的矛盾，将日趋成熟的集群技术引入片上众核处理器体系结构的设计，为有效组织和利用众多处理器核提供有力支持。将从芯片底层设计出发，在片上众核集群并行硬件结构、硬件高效支持的片上众核集群并行编程模型以及片上众核集群资源管理等不同层面，深入研究延长摩尔定律的高性能众核微处理器的片上集群体系结构关键技术，为我国未来高性能处理器的发展探索新的道路。

随着半导体技术按照摩尔定律进一步延续，如何有效利用丰富的芯片资源成为研究的热点。片上多核处理器结构以其低功耗、高性能、低成本优势逐渐成为高性能处理器设计的主要途径。但是随着片上处理器核数量不断扩展、异构核的种类日益丰富，片上众核并行结构的复杂性使得其众多的计算资源难以得到有效的利用。本课题针对多核微处理器日益强大的计算能力和相对落后的多核组织与计算模式之间的矛盾，将日趋成熟的集群技术引入片上众核处理器体系结构的设计，为有效组织和利用众多处理器核提供有力支持。本课题取得了如下成果：1）研究片上众核集群并行硬件结构，提出了整体结构以及高效能节点优化方法与片上互连机制；2）研究片上众核并行编程模型，提出了硬件支持的混合并行编程模型，并针对数据并行加速器提出了高效流化执行模型；3）研究片上众核集群资源管理，提出了面向功耗和可用性的软硬协同的动态多线程化机制以及优化的任务划分与资源分配策略。本课题所突破的关键技术能够广泛用于众核处理器的设计与实现中, 为未来高性能处理器的发展奠定了理论和技术基础。