基于多核平臺的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法

《多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法》涉及的是一種計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法。

多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法專利目的

《多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法》的目的在于提供一種多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法。該發(fā)明新增可共享讀取的程序計數(shù)器寄存器組，并在操作系統(tǒng)中建立自動并行加速線程，選擇一個線程作為加速的對象，然后實時地分析此線程將要執(zhí)行到的指令代碼，并對其中執(zhí)行循環(huán)的指令代碼進(jìn)行修改，達(dá)到使被加速線程自動并行執(zhí)行的目的。

多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法技術(shù)方案

《多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法》包括以下步驟：

第一步，建立一個共享讀取的程序計數(shù)寄存器組SPC，該寄存器組中寄存器的個數(shù)與CPU核的數(shù)目相同，每個寄存器分別與對應(yīng)的CPU核相連以實時地儲存該CPU核的程序計數(shù)器值。

所述的共享讀取是：每個CPU核實時讀取寄存器組中每個寄存器存儲的其它CPU核的程序計數(shù)器值。

第二步，當(dāng)存在空閑的CPU核時，進(jìn)行加速對象選擇處理，得到自動并行加速線程的加速對象為線程P。

所述的加速對象選擇處理，是：當(dāng)正在運行且未被加速的用戶線程中存在CPU占用率最高的線程時，則選擇該線程作為自動并行加速線程的加速對象；否則，時間t后，再次選擇正在運行且未被加速的用戶線程中CPU占用率最高的線程作為自動并行加速線程的加速對象，直至得到自動并行加速線程的加速對象。

第三步，當(dāng)線程P存在已分析指令集合S_p時，載入該集合S_p；否則，為線程P新建一個集合S_p，對線程P所在的CPU核進(jìn)行讀取處理，得到線程P所在的CPU核當(dāng)前正在讀取的指令I(lǐng)_c，并由I_c追蹤線程P下一條將要執(zhí)行指令的地址，將追蹤分析的指令代碼和跳轉(zhuǎn)關(guān)系加入集合S_p中。

所述的讀取處理，是：讀取線程P所在的CPU核的程序計數(shù)寄存器的值，將得到的虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址，然后從該物理地址得到線程P所在的CPU核正在執(zhí)行的指令I(lǐng)_c，當(dāng)集合S_p中包括指令I(lǐng)_c時，刪除集合S_p中I_c以前的指令記錄，并根據(jù)集合S_p追蹤線程P下一條將要執(zhí)行的指令；否則，清空集合S_p。

第四步，采用第三步的方法，得到線程P將要執(zhí)行的所有指令，當(dāng)集合S_p中每次加入條件轉(zhuǎn)移指令后且集合S_p中存在循環(huán)代碼時，進(jìn)行進(jìn)度校驗和替換處理。

所述的進(jìn)度校驗，是：重新讀取指令I(lǐng)_c，當(dāng)指令I(lǐng)_c不在集合S_p中時，清空集合S_p，然后從指令I(lǐng)_c開始追蹤；當(dāng)指令I(lǐng)_c在集合S_p中、線程P走向該循環(huán)且線程P已經(jīng)開始執(zhí)行該循環(huán)，則選取循環(huán)接收后第一條語句作為待分析指令，并清空集合S_p；當(dāng)指令I(lǐng)_c在集合S_p中、線程P走向該循環(huán)且線程P未執(zhí)行該循環(huán)，則對該循環(huán)進(jìn)行替換處理；當(dāng)指令I(lǐng)_c在集合S_p中但線程P未走向該循環(huán)時，則刪除集合S_p中I_c以前的指令記錄，并繼續(xù)追蹤。

所述的替換處理，包括以下步驟：

1）當(dāng)循環(huán)的總工作量大于閾值G時，生成并行化執(zhí)行該循環(huán)的代碼，執(zhí)行該循環(huán)的代碼出口語句跳轉(zhuǎn)到原循環(huán)出口對應(yīng)的語句，且將新生成的代碼單獨放在一個或若干個內(nèi)存頁中；否則，放棄替換該循環(huán)，并刪除集合S_p中I_c以前的指令記錄，繼續(xù)追蹤；

2）生成代碼后，進(jìn)行進(jìn)度校驗，當(dāng)通過進(jìn)度校驗時則中斷線程P，且中斷線程P后再次進(jìn)行校驗，再次通過進(jìn)度校驗后，執(zhí)行3）；否則，線程P繼續(xù)運行；

3）將1）生成的代碼所在的內(nèi)存頁分配給線程P，并修改原循環(huán)起始地址的二進(jìn)制代碼為跳轉(zhuǎn)到新生成代碼的起始位置，在集合S_p中刪除原循環(huán)對應(yīng)指令，加入新生成的代碼指令；

4）替換完成后通知線程P繼續(xù)執(zhí)行，繼續(xù)分析后續(xù)代碼。

所述的通過進(jìn)度校驗是指：指令I(lǐng)_c在集合S_p中、線程P走向該循環(huán)且線程P未執(zhí)行該循環(huán)。

第五步，當(dāng)線程P被調(diào)度出CPU核時，系統(tǒng)以中斷方式將該事件連同當(dāng)時的SPC_p值發(fā)送給自動并行加速線程，當(dāng)自動并行加速線程正在替換處理中時，則使用此時的SPC_p值作為讀取I_c的依據(jù)，繼續(xù)執(zhí)行替換處理直到退出該步驟；否則，自動并行加速線程根據(jù)當(dāng)時的SPC_p值讀取I_c，清空或更新集合S_p，其結(jié)果等待線程P被調(diào)入時繼續(xù)使用。

第六步，返回第二步，開始處理新的需要加速的線程。

多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法改善效果

與2010年之前的技術(shù)相比，《多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法》的有益效果是：2010年之前的技術(shù)使用不方便，需要重新開發(fā)程序或者重新編譯原來的代碼，而該發(fā)明在運行時對程序進(jìn)行自動并行，不用對已有程序進(jìn)行預(yù)先的處理，整個過程由操作系統(tǒng)完成，對于用戶完全透明。該發(fā)明能夠在有空閑的CPU核時自動利用空閑資源對程序進(jìn)行并行加速，免去等待預(yù)先處理程序的時間，也省去用戶手動轉(zhuǎn)換程序的麻煩。