對于片上多核處理器，如何在多線程間公平有效地分配調(diào)度有限的共享資源是一個很重要的問題。隨著處理器核規(guī)模的增長，多線程對于系統(tǒng)中有限的共享資源的爭奪將愈發(fā)激烈，由此導(dǎo)致的對于系統(tǒng)性能的影響也將更加顯著。為了緩解乃至解決這一問題，除了增加可用共享資源外，一個能夠公平有效地在多線程間分配共享資源的調(diào)度算法也至關(guān)重要。在各類共享資源中，對于系統(tǒng)性能有著最大影響的是共享緩存和DRAM 系統(tǒng)。對于共享緩存，可以通過緩存分區(qū)，來降低由于線程間的爭奪所帶來的影響；對于DRAM系統(tǒng)，可以采取適當?shù)恼{(diào)度算法來調(diào)節(jié)各個線程發(fā)出的訪存請求的服務(wù)優(yōu)先級，從而改善系統(tǒng)性能。首先分別以系統(tǒng)吞吐量和公平性為優(yōu)化目標介紹了一系列對共享緩存的分區(qū)調(diào)度算法，并針對緩存分區(qū)粒度過大的問題給出了相關(guān)解決方案。然后從利用線程的訪存行為特征和借鑒網(wǎng)絡(luò)路由算法等多個角度介紹了DRAM 的調(diào)度算法。接下來，研究了從全局出發(fā)的聯(lián)合調(diào)度算法，以解決針對不同共享資源的調(diào)度算法間相互矛盾的問題。最后，從不同角度對于今后的研究進行了展望。

隨著集成電路工藝的發(fā)展，片上多核處理器（chip multi-processor, CMP）開始占據(jù)市場，在一個CMP 上并發(fā)地執(zhí)行多個線程成為主流趨勢。CMP上的多個核/線程通常共享最后一級緩存（lastlevel cache,LLC）、DRAM 控制器、主存總線帶寬和預(yù)取部件（prefetching hardware）等多種資源。

系統(tǒng)中的共享資源總是有限的，線程間需要爭奪共享資源的使用權(quán)。不同的線程其程序特征（在本文中主要指訪存行為）存在差異，而線程爭奪共享資源的能力通常與此相關(guān)。如果沒有特別的調(diào)度機制，某些線程可能占用大部分乃至全部的系統(tǒng)資源，導(dǎo)致其他線程的請求得不到服務(wù)，最終對系統(tǒng)的性能（吞吐量和公平性）造成影響。

如果存在一個調(diào)度策略能夠在多個并行線程間公平有效地分配共享資源，則可以緩解由于對共享資源的爭奪所帶來的負面影響，從而改善系統(tǒng)性能。

因此，在CMP 系統(tǒng)中對共享資源的分配調(diào)度成為一個值得研究的熱點問題。

在CMP 系統(tǒng)中，最為重要的共享資源是其共享存儲系統(tǒng)（主要包括共享緩存和主存帶寬）。當線程的訪存請求得不到服務(wù)時，由于所需數(shù)據(jù)沒有及時返回，相關(guān)處理器核將會一直處于阻塞等待狀態(tài)，導(dǎo)致計算資源的浪費，對系統(tǒng)性能會造成巨大影響。

學(xué)術(shù)界當前的研究重點也主要集中在共享緩存和主存帶寬的分配調(diào)度上，因此，本文將從這兩個方面對CMP 系統(tǒng)的共享資源調(diào)度問題進行闡述。

當私有緩存空間不夠用時，程序?qū)⒃L問共享緩存，線程間會爭奪有限的共享緩存空間。常用的最近最少使用替換算法（least recently used,LRU）不區(qū)分訪存請求來自哪個線程，同等對待所有訪存請求，當需要發(fā)生緩存替換時，總是逐出最近訪問頻率最低的緩存塊。因此，多個線程實際上是在自由競爭共享緩存空間的使用權(quán)。一些能夠快速產(chǎn)生大量緩存失效的線程可能替換掉其他線程的有效數(shù)據(jù)，獨占大部分乃至全部緩存空間。緩存空間在線程間的分配方式不當會導(dǎo)致部分線程或總的緩存失效率急劇上升，影響到系統(tǒng)的性能?，F(xiàn)有的研究大多通過緩存分區(qū)來解決這個問題。由于不同線程在不同的時刻對緩存空間的需求并不一樣，簡單地將共享緩存平均分給各個線程并不能有效解決問題。