SIMT線程調度模型分析及優(yōu)化.pdf

1、隨著信息時代的發(fā)展,計算機處理器處理的信息量日漸增大,其數(shù)據(jù)處理能力要求越來越高,傳統(tǒng)的微處理器體系結構已經(jīng)逐漸無法有效的適應大信息量的高效處理,從傳統(tǒng)的指令級并行發(fā)展到線程級并行,成為提高處理器性能的一個趨勢。多線程的探索研究中,單指令多線程(SIMT)技術成為業(yè)界高度關注的體系結構之一,其中以SIMT技術為基礎的圖像處理器(GPU)最為所知,其多線程調度技術經(jīng)過多年在多媒體領域的發(fā)展已經(jīng)充分適應數(shù)據(jù)密集型應用程序的特性。
　　

2、現(xiàn)有的針對SIMT技術的研究都是基于完整的GPU體系結構,尚且缺乏將SIMT調度模型獨立于GPU的單獨研究。本文分析GPU中的SIMT調度技術,將SIMT調度模型從GPU中提取出來,為SIMT調度技術的研究和該技術的應用發(fā)展奠定基礎。本文對SIMT調度模型進行了詳細測試分析,發(fā)現(xiàn)線程的組織管理對SIMT調度模型性能有較大影響,同時SIMT調度技術對使用者要求很高,要求該技術的研究人員有較高的軟硬件水平,在其上編寫的負載必須充分匹配SIM

3、T硬件特性,同時對SIMT調度體系結構的改動必須充分適應其上運行的負載特性,不同的負載特性對SIMT硬件結構的要求會有較大差異。
　　通過對SIMT調度模型的分析,本文發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有SIMT調度技術中單一線程的執(zhí)行能力低下,必須依靠大量線程隱藏其單線程性能低下的劣勢,對線程數(shù)目的依賴性強,是該技術發(fā)展亟待解決的問題。本文通過研究不同的計算機體系結構,發(fā)現(xiàn)一種創(chuàng)新性的顯示數(shù)據(jù)圖執(zhí)行(EDGE)體系結構的特性同SIMT調度技術的特性有相似之

4、處,在EDGE中實現(xiàn)SIMT調度技術既可以發(fā)掘出EDGE中潛在的多線程特征,又可以利用EDGE中高效的單線程執(zhí)行能力彌補SIMT調度技術中存在的單線程執(zhí)行性能低下的劣勢,優(yōu)化SIMT調度技術。本文在實驗室自行開發(fā)的M5-EDGE模擬器上實現(xiàn)SIMT調度功能,并通過一系列測試程序驗證實現(xiàn)SIMT調度功能的M5-EDGE模擬器的功能正確性,同時分析了SIMT調度技術在M5-EDGE模擬器上實現(xiàn)后的性能,發(fā)現(xiàn)EDGE分布式結構中單一線程的甚塊