多核处理器经历了十几年的发展,目前已经成为处理器市场的主流。但是,由于结构性差异,传统的串行程序并不能在多处理器体系结构下获得性能提升。本文主要探讨如何在片上多核处理器体系结构下加速串行程序执行。为解决这一问题,本文主要从两个独立的方向进行尝试。片上多核处理器丰富的硬件资源为加速串行程序执行性能提供了一种新的可能。更大的指令窗口和最后一级缓存能够提升大多数串行程序的执行性能。本文中,我们提出了一种简单的虚拟窗口机制加速串行程序执行。方法的基本思想是将指令窗口中的长延迟指令发送到其它核,同时将最后一级缓存的换出块发送到其它核的空闲缓存空间中,进而形成一个较大的指令窗口和最后一级缓存。所有的传输操作对程序员是透明的。一个核可以静默的分享同一芯片上其它核的空闲硬件资源。方法的硬件开销很小且容易实现。初步实验证明该方法是提升片上多核微处理器平台下串行程序性能的有效选择。同时,本文提出了基于子组的适应性缓存替换策略用以提升缓存性能。该方法将最后一级缓存组分成多个子组,一定时间内只有一个子组为活跃组其它子组为非活跃组。当缓存失效发生时换出块仅从活跃子组中选取。同时,每个缓存组都将设置一个计数器统计缓存失效数,当计数大于给定阈值,活跃子组将切换到相邻子组。为了适应程序行为的变化,方法采取了组竞争策略,动态从阈值池中选择造成缓存失效最小的阈值。实验证明,单核情况下,该方法相比传统LRU策略获得5.5%几何平均性能提升,部分测试程序提升50%以上多核实验中获得平均6%的吞吐量提升和平均6.8%的加权加速比提升。