Godson-T众核加速卡性能监控软件G-View的设计与测试算法的研究

【摘要】： Godson-T是中国科学院计算技术研究所正在研制开发的适合于超深亚微米工艺实现的大规模片上众核系统。 近年来,片上性能计数器已被广泛应用于应用程序性能分析和芯片的功耗分析中,但是必须要有合适的软件支持,硬件性能计数器才能发挥出作用。为支持Godson-T用户分析优化应用程序的需求,以及Godson-T开发者优化Godson-T性能和功耗的需求,本文设计并实现了基于Godson-T模拟器以及FPGA实现的性能监控软件G-View。 另一方面,并行模型和并行算法作为并行体系结构的评测标准,一直以来都是研究的热点。为给系统测试G-View和Godson-T提供测试用例,本文亦提出了Godson-T的并行模型与Broadcast算法,以此为基础分析并实现了若干非数值并行算法。 本文的主要工作如下: 1,基于Godson-T体系结构,进行了实时性能监控软件的需求分析。 2,设计并实现了实时性能监控软件G-View,分与Godson-T模拟器交互和与Godson-T的FPGA实现交互两个版本。其中,G-View采用轮询算法获得Godson-T中各计数器值;G-View与Godson-T,G-View自身模块间都采用松耦合连接方式;把G-View的显示模块和运算模块合并于同一线程之中。 3,基于Godson-T存储一致性模型,分析并实现了并行算法Parallel Select,Parallel Merge和Parallel Sort,为G-View和Godson-T的系统测试提供了测试用例。 4,提出了扩展Parallel External Memory(EPEM)模型,并以该模型为基础,提出了测试用例中都需要调用的基础并行算法Broadcast,从理论和实验两方面证明了算法的最优性。 G-View的轮询策略可有效地实时监控Godson-T性能;G-View与交互对象的松耦合设计支持了交互对象的变化;G-View自身模块间的松耦合设计支持了Godson-T的版本升级;基于扩展PEM模型的Broadcast算法优化了测试用例的性能,解决了当前并没有适合Exclusive Read Exclusive Write(EREW)共享内存系统结构的并行模型的问题;调用该算法的LU分解算法在64核时可实现42.9%的性能提升。