面向对象的基三多核处理器体系结构关键技术研究

TriBA(Triplet Based Architecture，基3体系结构)是申请者提出的全新面向计算密集型应用的CMP体系结构，其处理节点硬件直接支撑高级语言及面向对象语法，与现有CMP结构相比具有多方面优势。. 本项目旨在通过从硬件上对面向对象高级语言语法提供直接支撑，缩小硬件结构与面向对象程序间的软硬件裂隙（Gap），进而提高处理器运行面向对象程序效率。将针对涉及TriBA有效性、可实现性的物理层布局布线总体策略、层次化共享存储Cache协议和访存机制、对象计算模型及多个面向对象语法硬件支撑实现策略等关键问题进行深入研究。. 本项目所提出的TriBA互连结构、层次化共享存储结构、面向对象语法硬件支撑实现策略、Tile化TriBA布局布线实现方案等具有十分明显的原创性特色。. 项目成果对国内多核体系结构研究，及未来多核处理器研究开发具有重要的理论意义。

作为本项目研究背景和对象，TriBA（Triplet Based Architecture，基三体系结构）由基三多核互连架构（包括 基三互连结构 及 层次化分组共享存储体系结构）及面向对象内核微体系结构组成，与基于2DMesh等典型多核体系结构相比，具有明显不同的拓扑几何特征，其核间互连更为简单高效。基于TriBA的多核处理器，就其特征和行为特性而言，汇集Tiled（瓷砖结构）、流式处理器、PIM（Processing In Memory）等先进多核体系结构优点，适用于面向对象多核处理器，是一款具有鲜明自主创新特色和原创性的未来多核处理器体系结构。.研究工作围绕TriBA展开，通过对“基于TriBA的片上多核布局布线宏观策略评价”、“TriBA处理器体系结构层次对于对象操作的支撑方案”、以及“TriBA共享存储访问/管理机制”等三方面问题研究，重点评价TriBA用作多核处理器体系结构的可行性，探索发现TriBA未来实现或应用过程将面临的技术难点，以及TriBA对解决多核领域所面临各种关键科学问题带来的便利。.本研究相当程度上验证了TriBA上述优点，而三项具体研究基本肯定TriBA作为多核处理器体系结构的可行性，期间发现结合TriBA特点，可以很好地解决目前多核处理器领域受到普遍关注的Gap问题，初步凝练出 分支指令超高效流水机制、跨层次多核处理器能效优化、在不降低命中率前提下大幅缩小多核片上存储规模等问题的解决方案，所要解决的问题都是当前相关领域国际顶级会议的中心话题，从此种意义上讲，TriBA研究工作和内容已属国际先进水平，期待进一步研究能成功实现这些方案，进而产生国际先进乃至领先水平成果。.除发现上述科学问题和解决方案外，在研究过程中，课题组十分重视普适性技术的提炼和研究，所设计的 弱相关并行4端口共享存储控制器，以及TriBA网络节点路由器（TriBA中称为InterUnit）：其中存储控制器连接4片普通SRAM芯片即可够成4端口共享存储器，而4个端口的访问相互间几乎不冲突，并行度接近100%；而该路由器即可连接普通处理器构成多处理器节点TriBA网络（相当于多处理器主板）、也可以作为主板之间的连接形成基三互连结构的Cluster，另外，该路由器在同一FPGA内可以连接成最多达243节点的基三片上网络，可用于研究或开发基于该NoC的多核处理器。