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第1章 多核片上系统介绍——趋势与挑战1

1.1 从片上系统到多处理器片上系统1

1.2 多处理器片上系统的通用架构2

1.2.1 处理单元3

1.2.2 互连3

1.2.3 电源管理3

1.3 电源效率与适应性4

1.4 复杂性与可扩展性5

1.5 异构与同构方法6

1.5.1 异构多处理器片上系统7

1.5.2 同构多处理器片上系统8

1.6 多变量优化10

1.6.1 静态优化10

1.6.2 动态优化11

1.7 静态与动态中心化和分散方法的对比15

1.8 小结16

缩略语17

参考文献18

第1部分 应用映射与通信基础设施23

第2章 独立开发、验证与执行的可组合性与可预测性23

2.1 简介23

2.2 可组合性与可预测性25

2.2.1 专用术语25

2.2.2 可组合资源29

2.2.3 可预测性资源32

2.2.4 可组合与可预测资源33

2.3 处理器芯片35

2.3.1 可组合性35

2.3.2 可预测性38

2.4 互连38

2.4.1 可组合性39

2.4.2 可预测性40

2.5 存储芯片40

2.5.1 可预测性41

2.5.2 可组合性45

2.6 实验46

2.7 小结48

参考文献50

第3章 在片上多处理器系统中硬件支持下的有效资源利用53

3.1 简介53

3.2 学习网络处理应用55

3.2.1 商用网络处理器56

3.2.2 网络应用实例57

3.2.3 FlexPath NP方法58

3.2.4 通过网络处理可以在多核域中学到什么62

3.3 学习高性能计算和科学计算63

3.3.1 芯片上的分层多拓扑网络64

3.3.2 任务管理67

3.3.3 同步子系统68

3.3.4 从超级计算中可以在多核领域学到什么69

3.4 自然界生物启发、自组织系统的学习69

3.4.1 自然界独立生存体的集体行为和技术系统70

3.4.2 自适应IP核的技术实现71

3.4.3 多核领域从自然界能够学到什么75

3.5 小结75

参考文献76

第4章 在多核上的映射应用78

4.1 PALLAS78

4.2 驱动应用79

4.2.1 基于内容的图像检索80

4.2.2 光流跟踪81

4.2.3 静态视频背景提取83

4.2.4 自动语音识别83

4.2.5 压缩传感MRI85

4.2.6 市场价值的风险估计计算金融86

4.2.7 游戏87

4.2.8 机器翻译88

4.2.9 本节小结89

4.3 并行性能的观点89

4.3.1 不被要求的线性缩放90

4.3.2 衡量实际的实物硬件问题90

4.3.3 考虑算法91

4.3.4 归纳91

4.4 模式的框架91

4.4.1 应用程序框架92

4.4.2 规划框架93

4.5 小结95

4.6 附录96

4.6.1 结构模式96

4.6.2 计算模式96

4.6.3 并行算法策略模式96

参考文献97

第5章 消息传递给多核芯片的例子99

5.1 度量标准比较的并行编程模型99

5.2 对比框架100

5.3 对比消息传递和共享内存101

5.3.1 议程并行102

5.3.2 结果并行102

5.3.3 专家并行103

5.4 框架结构的影响103

5.5 讨论和小结104

参考文献105

第2部分 多处理器系统的可重构硬件109

第6章 适应性多处理器片上系统构建：自主系统设计和运行时间支持的新角度109

6.1 简介109

6.2 背景：硬件重新配置的介绍111

6.2.1 时钟重置基本概念111

6.2.2 时钟重置基本概念和配置间隔分类113

6.3 有关工作115

6.4 RAMPSoC方法116

6.5 RAMPSoC的硬件架构118

6.6 RAMPSoC的设计方法120

6.7 CAP-OS：用于RAMPSoC配置访问端口操作系统123

6.8 小结与展望126

参考文献126

第3部分 多处理器系统的物理设计131

第7章 设计工具和芯片物理设计模型131

7.1 简介131

7.2 MOS复杂门的应用132

7.3 减少线长133

7.4 减少功率134

7.5 布局策略134

7.6 一个晶体管网络的布局135

7.7 使用ASTRAN帮助模拟单元的合成139

7.8 小结140

参考文献141

第8章 电源感知多核SoC芯片和NoC设计142

8.1 简介142

8.2 功率估算模型：从电子表格到功率状态机145

8.2.1 处理器的功耗模型147

8.2.2 存储功耗模型148

8.2.3 片上互连的功耗模型148

8.2.4 功率模型的嵌入式软件150

8.2.5 功率估算、分析和优化工具151

8.2.6 标准化和功率格式153

8.3 电源管理154

8.3.1 管理技术分类155

8.3.2 功率的动态监测和散热管理156

8.4 未来趋势159

参考文献160

第4部分 多处理器系统的趋势与挑战167

第9章 嵌入式多核系统：设计挑战与机遇167

9.1 简介167

9.2 “真实世界”的要求168

9.2.1 恒功率持续的高性能要求168

9.2.2 高级系统集成的需求168

9.3 产业增长的驱动力和可持续发展的大趋势169

9.3.1 互动世界170

9.3.2 连通世界170

9.3.3 安全世界170

9.4 区分多核SoC特性172

9.4.1 虚拟化172

9.4.2 异构多核系统173

9.5 多核设计：关键因素174

9.6 性能174

9.7 系统带宽175

9.8 软件复杂性176

9.9 SoC集成176

9.9.1 面积和功率177

9.9.2 互连的关键作用178

9.9.3 互连拓扑的选择179

9.9.4 软件180

9.9.5 异构多核180

9.10 多核设计：挑战与机遇181

9.10.1 汇合点性能目标181

9.10.2 基于标准的编程模型183

9.10.3 高级调试与优化187

9.11 小结187

参考文献188

第10章 高性能多处理器片上系统：面向大规模市场的芯片架构189

10.1 简介189

10.1.1 大规模市场与高性能189

10.2 比例形式与用户期望192

10.2.1 比例的限制193

10.3 CPU的趋势194

10.3.1 功率195

10.3.2 暗硅195

10.3.3 如何处理暗硅198

10.4 小结203

参考文献204

第11章 侵入计算：概述205

11.1 简介205

11.1.1 并行处理已经成为主流206

11.1.2 在未来2020年及以后的困难和不足208

11.1.3 侵入计算的挑战和原则209

11.1.4 支持侵入计算的架构挑战209

11.1.5 用于侵入计算支持下的符号表示问题215

11.1.6 支持侵入计算的算法和语言挑战216

11.1.7 侵入计算的操作系统问题219

11.2 侵入式程序的例子221

11.3 预期影响和风险225

参考文献227