面向规则DOACROSS循环的流水并行代码自动生成

发掘DOACROSS 循环中蕴含的并行性,选择合适的策略将其并行执行,对提升程序的并行性能非常重要.流水并行方式是规则DOACROSS 循环并行的重要方式.自动生成性能良好的流水并行代码是一项困难的工作,并行编译器对程序自动并行时常常对DOACROSS 循环作保守处理,损失了DOACROSS 循环包含的并行性,限制了程序的并行性能.针对上述问题,设计了一种选择计算划分循环层和循环分块层的启发式算法,给出了一个基于流水并行代价模型的循环分块大小计算公式,并使用计数信号量进行并行线程之间的同步,实现了基于OpenMP 的规则DOACROSS 循环流水并行代码的自动生成.通过对有限差分松弛法（finite difference relaxation,简称FDR）的波前（wavefront）循环和时域有限差分法（finite difference time domain,简称FDTD）中典型循环以及程序Poisson,LU 和Jacobi 的测试,算法自动生成的流水并行代码能够在多核处理器上获得明显的性能提升,使用的流水分块大小计算公式能够较为精确地计算出循环流水并行时的最佳分块大小.自动生成的流水并行代码与基于手工选择的最优分块大小的流水并行代码相比,加速比达到手工选择加速比的89%.     

循环分块在MPI程序设计中的应用研究

提出了循环分块在MPI系统中的块分配方案———列组分配方案,并给出了在不同并行体系结构下依据列组分配方案计算块分配大小的算法。实验表明算法计算出的块分配方法对于发挥循环流水并行的效率有着较好的作用。     

基于动态profiling技术的流水粒度调优

结点间流水是解决数据分布和计算分割不一致时的一种重要的并行发掘技术.结点间流水通过计算与通信的重叠获得并行度.精确的流水粒度是获得良好的流水性能的关键.流水分块取决于很多因素,如程序规模、程序的访问模式、结点规模、结点的计算能力和存储体系、通信系统的性能、通信库开销等等.提出了动态profiling方式并实现在流水粒度的推导中,运行时信息收集部分典型分块,结合代价模型推导流水粒度,该模型考虑局部性优化;探索如何减少插桩执行的开销的同时保证代价模型的精度.实验证明,这种方式有更好的适应性,能获得较好的流水并行.     

多重循环的软件流水：比较和提高

循环并行化是并行编译的核心问题之一。许多科学计算程序的大部分执行时间花费在循环上，有效开发循环中的并行性将提高整个程序的执行效率。多重循环最为常见，因此并行化多重循环具有重要的理论和现实意义。现代处理器中硬件资源迅速增长，也使得在整个多维循环空间中开发并行性成为必要。目前大多数软件流水算法只对最内层循环，仅有少数的算法对多重循环进行软件流水，本文介绍几种多重循环的软件流水算法，比较它们之间的相似与不同之处，为编译器实现中算法的选择提供了指导。     

模调度与DFA结合的技术及其在gcc上的实现

循环是程序中的热代码,而软件流水是一种细粒度的循环优化方法,它通过将循环中不同迭代之间的操作并行执行,最大程度地开发指令级并行。模调度是一种效果很好的软件流水算法。论文以gcc3.3为基础,提出了模调度与DFA结合的软件流水方法,及其工程实现,实验数据表明,优化效果明显。     

一类新的分块并行迭代方法

对于求解线性代数方程A(?)。本文在矩阵、向量分块的基础上,进一步分解子矩阵,从而得到一类新的迭代算法。这类新迭代方法包括以前的所有迭代方法,例如:Jacobi迭代,Gauss—Seidel迭代等。建立在这类新方法的基础上,文章给出了二种新的并行迭代方法:分块对角线选代方法和分块双对角线迭代方法。这二个方法适合于在SIMD(除纵向流水线机)和MIMD型并行机上计算。文章假设处理机台数(或等效并行台数)为P。     

SMS软件流水调度算法的设计与实现

循环是程序中的热代码,对循环进行有效的优化可以显著缩短程序的执行时间。软件流水是一种开发循环体指令级并行的细粒度循环优化技术,它通过调度循环中连续迭代之间的指令使其并行执行,从而提高了循环的执行效率。实验数据表明,用Cerngoop程序包进行测试,循环优化效果明显。     

共享内存结构OpenMP并行程序的自动生成

有效的程序自动并行化系统能帮助用户充分利用并行计算机的硬件资源和提高并行程序设计的效率。OpenMP作为共享内存结构的编程标准，具有良好的性能和可移植性。本文介绍了基于SUIF的OpenMP并行程序自动生成工具OAGT的设计和实现，重点讨论了其中所涉及的几个主要技术问题：循环分析、流水并行、归约操作、同步优化等。     

分布内存系统中流水并行代码的自动生成

并行循环分为DOALL和DOACROSS。DOACROSS循环携带数据依赖,在并行执行时需要通信支持,对于可以精确分析依赖关系的DOACROSS循环可通过流水并行方式提高性能。该文针对流水并行代码的自动生成进行讨论,包括数据依赖关系图和流水关系图的建立、流水并行判别准则和流水代码的自动生成等。实验证明流水并行后能获得较好的加速比。     

基于TBB的二维DCT并行化设计

线程构造块(TBB)能简化并行化设计,支持高效地实现多核并行功能.给出面向多核计算的二维DCT的并行化方法,并利用TBB平台实现;针对高耗时的余弦计算,利用查表和分块计算措施进行优化,并探讨粒度设置方法.在多核环境中的实验结果表明,优化后的并行化方法能有效改善执行性能,获得较好的加速比,且具备可扩展性.     

IA-64中软件流水的寄存器需求研究

软件流水是开发循环程序指令级并行性的重要方法之一，IA-64是支持软件流水的EPIC体系结构，通过对NAS Benchmarks中可软件流水循环所需的寄存器进行量化分析，提出了一种限制循环展开因子的启发式算法，有效地解决了因可用寄存器不足而导致软件流水失败的问题，并提高了应用程序的执行速度。     

Time Optimal Software Pipelining of Loops with Control Flows

Software pipelining is widely used as a compiler optimization technique to achieve high performance in machines that exploit instruction-level parallelism. However, surprisingly, there have been few theoretical or empirical results on time optimal software pipelining of loops with control flows. In this paper, we present three new theoretical and practical contributions for this underinvestigated problem. First, we propose a necessary and sufficient condition for a loop with control flows to have an optimally software-pipelined program. We also present a decision procedure to compute the condition. As part of the formal treatment of software pipelining, we propose a new formalization of software pipelining. Second, we present two software pipelining algorithms. The first algorithm computes an optimal solution for every loop satisfying the condition, but may run in exponential time. The second algorithm computes optimal solutions efficiently for most (but not all) loops satisfying the condition. The former one proves the sufficiency of the condition and the latter one suggests a practical optimal software pipelining algorithm. Third, we present experimental results which strongly indicate that achieving the time optimality in the software-pipelined programs is a viable goal in practice with reasonable hardware support.     

IA-64软件流水的反流水算法研究

软件流水是一种开发循环程序指令级并行性的技术, 它通过并行执行连续的多个迭代来加快循环的执行速度。而在逆向工程中,软件流水却为逆向翻译带来了困难。为此,基于IA-64平台,提出了一种反流水算法,针对循环中包含软件流水的汇编代码进行处理,将其反向转换成语义等价的串行代码,并通过实验验证了该算法的有效性,为在二进制翻译中处理软件流水代码奠定了基础。     

基于路径分组与数据相关松弛的软件流水

软件流水是循环调度的重要方法.有分支循环的流水依然是个难题.现有算法可以分为4类:循环线性化、路径分离、整体调度和路径选择.它们都未能和谐地解决两个对立问题:转移时间最小化和最差约束问题.提出了基于路径分组和数据相关松弛的软件流水框架,试图无矛盾地解决上述问题.其主要思想是:(1)路径分组,即按照路径的执行概率和转移概率将路径分组,力求最小化转移时间;(2)数据相关松弛,力求避免最差约束,即当循环有多条路径时,有些相关在循环执行中并不一定有实例,理想的策略是仅当它有实例时才遵守.初步实验和定性分析表明,此     

支持多重循环软件流水的循环控制机制

ＩＬＳＰ－内外层交替执行的多重循环的软件流水算法是对多重循环进行优化的有效方法。为了保证ＩＬＳＰ算法具有良好的时间效益和空间效益，就必须有一套支持这个算法的行之有效的多重循环软件流水机制。文中将比较详细地介绍一套控制机制。它与多重循环优化编译器相配合，可以有效地支持多重循环的软件流水，并且可以保证ＩＬＳＰ算法具有较高的加速比和较低的空间代价。     

软件流水的开销模型和决策框架

软件流水是一种重要的指令调度技术,它通过重叠地执行不同的循环体来提高指令级并行性(instruction level parallelism,简称ILP).模调度是一类被广泛采用的软件流水调度算法.软件流水并非一种无损的优化方法,它具有一定的开销,比如延长了编译时间、增加了寄存器压力等.而且,受到体系结构、调度算法以及程序特性的限制,进行软件流水并不一定能达到理想的加速比,有时反而会引起性能下降.提出了一种面向程序特性的软件流水开销模型,对此模型下的软件流水开销进行了量化分析,并提出了一种基于相关性分析的     

向量化友好的循环分块因子选择算法

具有病态规模的嵌套循环程序在进行循环分块时容易忽略分块因子对向量化的影响,导致非对齐数据访问,降低分块后循环代码的性能。提出了一种向量化友好的循环分块因子选择算法VEC-TSS。该算法对可向量化循环层以向量化收益分析确定分块因子,对其他循环层通过以局部性收益和并行粒度确定分块因子。实验结果表明,针对具有病态规模的循环程序,VEC-TSS算法与另外两种分块因子选择算法相比可以获得更好的程序加速比,同时具有良好的可扩展性。     

IA-64二进制翻译的软件流水消除技术

在逆向工程中,软件流水循环为逆向翻译带来了困难。针对如何在IA-64二进制翻译中处理软件流水循环提出一种解决方案,采用直接语义映射算法,并通过实验验证该算法在二进制翻译中处理软件流水代码的有效性,为在IA-64二进制翻译中处理软件流水代码奠定了基础。     

一种软件流水的反流水算法

软件流水是一种循环程序的优化技术,已经广泛应用于现代优化编译器中.为了充分利用VLIW DSP处理机的指令级并行性,必须使用软件流水技术对DSP程序进行优化.然而,在串行源代码不存在的情况下,对软件流水后的原始代码进行变换、理解、测试和调试,并转换成其他处理机的代码是非常困难的.提出了一种反流水技术,它能够将软件流水后的优化汇编代码反向转换成语义等价的相应代码.通过20个程序的初步实验,验证了所提出的反流水算法的正确性.