面向对象程序中可嵌套事务内存研究

摘要

随着集成电路工艺的不断进步以及处理器体系的不断发展，多核已经成为处理器的重要发展方向，已成为服务器和桌面的主流。同时，如何在多核环境下更好地进行多线程编程、寻找替代锁机制的更好的机制自然地成为必须解决的课题。事务内存是其中较成功、且研究较为广泛的一个方案。 目前，在事务内存方面，主要有两种实现机制：硬件实现和软件实现。软件事务内存通过软件的方式实现事务内存机制，不需要额外的硬件支持，所有的机制全是通过软件实现的，相对于硬件事务内存有较多优势。因此，本文在面向对象程序中，提供对软件事务内存的支持。同时，为了在语义上实现事务的嵌套执行，本文提出可嵌套事务内存框架设计。 本文针对面向对象程序，给出了软件事务内存的详细定义以及软件事务状态的转换关系，同时提供相应的接口。本框架提出了三种冲突仲裁策略：即时策略、延迟策略和基于优先级策略。即时策略作为其他两种策略的比较对象，评判其性能的好坏。延迟策略以事务的开始时间作为判断软件事务重要性的标准。而基于优先级策略则是以事务的读写操作工作量作为评判事务重要性的依据。同时，为了在面向对象程序中，提供对语义上事务嵌套执行的支持，本文提出了抽象锁机制和补偿机制加以实现之。 最后，本文在英特尔双核、四核和八核服务器平台上进行测验，使用了LiSt和HashMap作为测试用例。实验表明延迟策略和基于优先级策略在双核、四核和八核的平台上性能都比即时策略得到了提升，平均分别在20％和25％左右。同时，在嵌套事务方面，软件事务内存的性能也得到了提升，特别是在处理器核数较多的时候。 综上所述，本文针对面向对象程序，提出了软件事务内存框架设计，并提出了三种冲突仲裁策略设计和嵌套事务设计，通过实验证明了冲突仲裁策略的性能优劣和嵌套事务带来的性能提升。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.1.1多核的发展

1.1.2事务内存的研究

1.2本文工作

1.3论文组织结构

1.4本章小结

第2章并行计算与事务内存概述

2.1多核综述

2.1.1单核处理器的发展

2.1.2多核的提出和发展

2.1.3多核相关研究

2.2并行计算

2.2.1并行计算机的分类

2.2.2并行编程模型

2.3事务内存

2.3.1硬件事务内存概述

2.3.2软件事务内存概述

2.4本章小结

第3章软件事务内存总体框架设计

3.1软件事务内存的优势

3.2嵌套事务的提出

3.3本章小结

第4章基于对象事务内存框架设计

4.1软件事务的定义

4.2冲突仲裁策略

4.2.1即时策略

4.2.2延迟策略

4.2.3基于优先级策略

4.3本章小结

第5章可嵌套事务内存框架设计

5.1嵌套事务模型

5.2抽象锁机制

5.3补偿机制

5.4本章小结

第6章实验设计与数据分析

6.1实验平台和设计

6.2实验结果和分析

6.3本章小结

第7章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

作者简历及在学期间所取得的科研成果

致谢