事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng):事務(wù)沖突與事務(wù)并行
發(fā)布時(shí)間:2021-12-10 10:51
隨著微處理器技術(shù)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的依靠提高主頻和開(kāi)發(fā)指令級(jí)并行來(lái)提高微處理器性能的方法已經(jīng)不再可行,取而代之的是開(kāi)發(fā)線程級(jí)并行的方法。目前多核多線程體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為微處理器設(shè)計(jì)的主流,單芯片的并行度迅速提高,并行程序設(shè)計(jì)已經(jīng)成為發(fā)揮微處理器性能的關(guān)鍵。然而,并行編程模型和并發(fā)控制模型的發(fā)展沒(méi)有跟上微處理器高并行度的發(fā)展,并行程序設(shè)計(jì)依然是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作。在這樣的背景下,事務(wù)存儲(chǔ)技術(shù)的提出為并行編程模型和并發(fā)控制模型的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。事務(wù)存儲(chǔ)技術(shù)借用數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域中“事務(wù)”的概念,將線程對(duì)共享資源的訪問(wèn)封裝在事務(wù)之中,由事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)確保事務(wù)執(zhí)行的原子性和隔離性;谑聞(wù)的并行編程模型及并發(fā)控制模型具有無(wú)死鎖、可組合、簡(jiǎn)單易用等優(yōu)點(diǎn),大大降低了并行程序設(shè)計(jì)的難度。因此,事務(wù)存儲(chǔ)技術(shù)近年來(lái)受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,已經(jīng)成為并行計(jì)算領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文以事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究如何支持事務(wù)的充分并行以及影響事務(wù)并行的主要因素。本文的研究從以下四個(gè)方面展開(kāi):首先,本文將可能的事務(wù)并行模式劃分為三個(gè)等級(jí):線程間事務(wù)并行、線程內(nèi)事務(wù)并行和嵌套事務(wù)并行。針對(duì)每個(gè)等級(jí)的事務(wù)并行模式,本文使用形...
【文章來(lái)源】:國(guó)防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:132 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 單芯片處理器的并行度不斷提高
1.1.2 并行度的提高需要新型并行編程模型
1.1.3 并行度的提高需要新型并發(fā)控制模型
1.2 相關(guān)研究工作
1.2.1 事務(wù)存儲(chǔ)技術(shù)的提出
1.2.2 事務(wù)的語(yǔ)義
1.2.3 事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
1.2.4 事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能評(píng)估
1.2.5 事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)性能分析模型
1.3 研究?jī)?nèi)容
1.3.1 事務(wù)并行與沖突處理
1.3.2 基于沖突圖的事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.3.3 基于事務(wù)存儲(chǔ)技術(shù)的程序并行化研究
1.3.4 基于馬爾科夫鏈的硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)分析模型研究
1.4 本文的創(chuàng)新點(diǎn)
1.5 論文結(jié)構(gòu)
第二章 事務(wù)并行與沖突處理
2.1 事務(wù)的并行級(jí)別
2.2 線程間事務(wù)并行
2.2.1 基礎(chǔ)定義
2.2.2 順序可序列化
2.2.3 強(qiáng)原子性
2.3 線程內(nèi)事務(wù)并行
2.3.1 順序可序列化
2.3.2 強(qiáng)原子性
2.4 嵌套事務(wù)并行
2.4.1 順序可序列化
2.4.2 強(qiáng)原子性
2.5 小結(jié)
第三章 基于沖突圖的事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 CGTM 系統(tǒng)概述
3.2 基于沖突圖的并發(fā)控制協(xié)議
3.2.1 線程元數(shù)據(jù)
3.2.2 虛擬事務(wù)Cache
3.2.3 線程的初始化
3.2.4 沖突檢測(cè)
3.2.5 提交確認(rèn)(Validation)
3.2.6 事務(wù)的提交與中止
3.2.7 實(shí)現(xiàn)強(qiáng)原子性
3.3 CGTM 的硬件支持
3.3.1 寄存器組
3.3.2 指令集擴(kuò)展
3.3.3 Cache 和目錄
3.4 硬件支持的并發(fā)控制協(xié)議
3.4.1 硬件支持的含序沖突圖維護(hù)
3.4.2 事務(wù)的提交/ 中止的詳細(xì)過(guò)程
3.4.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表
3.5 CGTM 的操作系統(tǒng)支持
3.5.1 線程的調(diào)度
3.5.2 事務(wù)相關(guān)的中斷/ 異常處理
3.5.3 虛存管理
3.6 實(shí)驗(yàn)評(píng)測(cè)
3.6.1 模擬環(huán)境
3.6.2 性能對(duì)比分析
3.6.3 執(zhí)行時(shí)間的構(gòu)成分析
3.6.4 對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲的敏感性分析
3.7 小結(jié)
第四章 基于事務(wù)存儲(chǔ)技術(shù)的并行應(yīng)用研究
4.1 實(shí)驗(yàn)配置
4.1.1 軟硬件環(huán)境
4.1.2 應(yīng)用程序選擇
4.1.3 基本并行化策略
4.2 并行化實(shí)時(shí)視頻人臉識(shí)別
4.2.1 算法簡(jiǎn)介
4.2.2 并行化
4.2.3 性能評(píng)測(cè)
4.3 并行化最大網(wǎng)絡(luò)流算法
4.3.1 算法簡(jiǎn)介
4.3.2 并行化
4.3.3 性能評(píng)測(cè)
4.4 并行化Adaboost 機(jī)器學(xué)習(xí)
4.4.1 算法簡(jiǎn)介
4.4.2 并行化Adaboost 算法
4.4.3 性能測(cè)評(píng)
4.4.4 改變并發(fā)度
4.4.5 改變數(shù)據(jù)規(guī)模
4.5 小結(jié)
第五章 基于馬爾科夫鏈的硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)性能分析
5.1 模型建立
5.1.1 假設(shè)與基礎(chǔ)
5.1.2 硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的描述
5.2 模型求解
5.2.1 若干統(tǒng)計(jì)量的表達(dá)式
5.2.2 pi 與qi 的求解
5.2.3 EE 型硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)
5.2.4 EL、LL 型硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)
5.2.5 主要性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的求解
5.3 模型驗(yàn)證與分析
5.3.1 寫操作概率對(duì)性能的影響
5.3.2 沖突檢測(cè)粒度對(duì)性能的影響
5.3.3 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性分析
5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)束語(yǔ)
6.1 工作總結(jié)
6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]HybridTCache:一種基于專用事務(wù)Cache的軟硬件協(xié)同事務(wù)內(nèi)存系統(tǒng)[J]. 王紹剛,吳丹,龐征斌,楊曉東. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2008(11)
博士論文
[1]基于分離設(shè)計(jì)方法的硬件事務(wù)內(nèi)存系統(tǒng)研究[D]. 王紹剛.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
本文編號(hào):3532478
【文章來(lái)源】:國(guó)防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:132 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 單芯片處理器的并行度不斷提高
1.1.2 并行度的提高需要新型并行編程模型
1.1.3 并行度的提高需要新型并發(fā)控制模型
1.2 相關(guān)研究工作
1.2.1 事務(wù)存儲(chǔ)技術(shù)的提出
1.2.2 事務(wù)的語(yǔ)義
1.2.3 事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
1.2.4 事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能評(píng)估
1.2.5 事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)性能分析模型
1.3 研究?jī)?nèi)容
1.3.1 事務(wù)并行與沖突處理
1.3.2 基于沖突圖的事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.3.3 基于事務(wù)存儲(chǔ)技術(shù)的程序并行化研究
1.3.4 基于馬爾科夫鏈的硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)分析模型研究
1.4 本文的創(chuàng)新點(diǎn)
1.5 論文結(jié)構(gòu)
第二章 事務(wù)并行與沖突處理
2.1 事務(wù)的并行級(jí)別
2.2 線程間事務(wù)并行
2.2.1 基礎(chǔ)定義
2.2.2 順序可序列化
2.2.3 強(qiáng)原子性
2.3 線程內(nèi)事務(wù)并行
2.3.1 順序可序列化
2.3.2 強(qiáng)原子性
2.4 嵌套事務(wù)并行
2.4.1 順序可序列化
2.4.2 強(qiáng)原子性
2.5 小結(jié)
第三章 基于沖突圖的事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 CGTM 系統(tǒng)概述
3.2 基于沖突圖的并發(fā)控制協(xié)議
3.2.1 線程元數(shù)據(jù)
3.2.2 虛擬事務(wù)Cache
3.2.3 線程的初始化
3.2.4 沖突檢測(cè)
3.2.5 提交確認(rèn)(Validation)
3.2.6 事務(wù)的提交與中止
3.2.7 實(shí)現(xiàn)強(qiáng)原子性
3.3 CGTM 的硬件支持
3.3.1 寄存器組
3.3.2 指令集擴(kuò)展
3.3.3 Cache 和目錄
3.4 硬件支持的并發(fā)控制協(xié)議
3.4.1 硬件支持的含序沖突圖維護(hù)
3.4.2 事務(wù)的提交/ 中止的詳細(xì)過(guò)程
3.4.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表
3.5 CGTM 的操作系統(tǒng)支持
3.5.1 線程的調(diào)度
3.5.2 事務(wù)相關(guān)的中斷/ 異常處理
3.5.3 虛存管理
3.6 實(shí)驗(yàn)評(píng)測(cè)
3.6.1 模擬環(huán)境
3.6.2 性能對(duì)比分析
3.6.3 執(zhí)行時(shí)間的構(gòu)成分析
3.6.4 對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲的敏感性分析
3.7 小結(jié)
第四章 基于事務(wù)存儲(chǔ)技術(shù)的并行應(yīng)用研究
4.1 實(shí)驗(yàn)配置
4.1.1 軟硬件環(huán)境
4.1.2 應(yīng)用程序選擇
4.1.3 基本并行化策略
4.2 并行化實(shí)時(shí)視頻人臉識(shí)別
4.2.1 算法簡(jiǎn)介
4.2.2 并行化
4.2.3 性能評(píng)測(cè)
4.3 并行化最大網(wǎng)絡(luò)流算法
4.3.1 算法簡(jiǎn)介
4.3.2 并行化
4.3.3 性能評(píng)測(cè)
4.4 并行化Adaboost 機(jī)器學(xué)習(xí)
4.4.1 算法簡(jiǎn)介
4.4.2 并行化Adaboost 算法
4.4.3 性能測(cè)評(píng)
4.4.4 改變并發(fā)度
4.4.5 改變數(shù)據(jù)規(guī)模
4.5 小結(jié)
第五章 基于馬爾科夫鏈的硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)性能分析
5.1 模型建立
5.1.1 假設(shè)與基礎(chǔ)
5.1.2 硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的描述
5.2 模型求解
5.2.1 若干統(tǒng)計(jì)量的表達(dá)式
5.2.2 pi 與qi 的求解
5.2.3 EE 型硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)
5.2.4 EL、LL 型硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)
5.2.5 主要性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的求解
5.3 模型驗(yàn)證與分析
5.3.1 寫操作概率對(duì)性能的影響
5.3.2 沖突檢測(cè)粒度對(duì)性能的影響
5.3.3 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性分析
5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)束語(yǔ)
6.1 工作總結(jié)
6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]HybridTCache:一種基于專用事務(wù)Cache的軟硬件協(xié)同事務(wù)內(nèi)存系統(tǒng)[J]. 王紹剛,吳丹,龐征斌,楊曉東. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2008(11)
博士論文
[1]基于分離設(shè)計(jì)方法的硬件事務(wù)內(nèi)存系統(tǒng)研究[D]. 王紹剛.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
本文編號(hào):3532478
本文鏈接:http://www.sikaile.net/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3532478.html
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