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《清华大学》 2011年
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基于Streamit编译器的异构执行环境研究

王博  
【摘要】:随着多核与众核架构的异构平台不断流行,如何在该平台下进行高效并行编程成为重要的研究方向。Streamit编译器是由MIT开发的一种面向多核与集群环境下的基于同构平台的并行编程模型。越来越多的研究开始在它上面进行开发与应用。本文将Streamit模型扩展至异构平台。在执行过程中,Streamit程序会由多核与众核共同执行。围绕着该方案,研究了Streamit基准程序特征及循环语句特点。进行了方案可行性分析及数据依赖分析。制定了数据传输策略及GPU优化策略。进行了同构平台与异构平台性能分析。在以上研究基础上,取得了成果: (1)提出了Streamit+GPU的异构编程模型。此模型主要针对程序中存在若干并行度高的循环语句,将它们移植到GPU上运行。 (2)针对某些包含数据依赖的循环语句,提出了计算与数据读写操作分离的策略。在分离完成后,循环语句分成了两部分:一部分为串行的数据读写操作;另一部分为并行的循环语句。 (3)提出了一种基于命名管道技术的异构平台通信机制。针对方案实现过程中出现的问题,该机制实现了CPU与GPU之间的高效通信。 (4)提出了面向GPU的若干优化策略。在GPU设备中进行优化已经成为性能提升的重要工作,在异构执行设计与实现中,重要的环节之一是如何优化在GPU中执行的循环语句。 (5)提出了改善Streamit性能的若干方法。方法之一使用可消除共享操作移去pipeline中的性能瓶颈。方法之二提出基于多输入、多输出端口的扩展的Streamit编程框架。此框架突破了传统Streamit编程对于节点端口数目的限制,一个filter节点不但可以扮演joiner角色收集数据,而且也可以扮演splitter角色分发数据。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP314

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