面向X10的數(shù)據(jù)流程序編譯優(yōu)化方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的單核處理器受到功耗、漏電量和電磁干擾的影響,性能提升已成為瓶頸。為了提高處理器的整體性能,多核處理器逐漸取代單核處理器,在保持工作頻率的條件下,降低了處理器的平均功耗,獲得了更高的能效。另一方面,并行編程模型為多核平臺(tái)上的并行計(jì)算提供了顯示地利用底層硬件資源的接口,但提高了編程的復(fù)雜性。數(shù)據(jù)流編程模型的出現(xiàn)解決了這么問(wèn)題,它不僅充分利用了底層的硬件資源,而且提供了簡(jiǎn)潔、高效、可擴(kuò)展的編程方法。
　　針對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)流編程模型的編

2、程效率和執(zhí)行效率差等問(wèn)題,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了COStream數(shù)據(jù)流編程語(yǔ)言及相應(yīng)的優(yōu)化的編譯系統(tǒng)。COStream對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言語(yǔ)法進(jìn)行了修改和擴(kuò)展,加入了支持?jǐn)?shù)據(jù)流操作的語(yǔ)法結(jié)構(gòu):composite,operator和stream。COStream語(yǔ)言經(jīng)過(guò)編譯系統(tǒng)的詞法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析等階段后生成中間語(yǔ)法樹(shù),然后由該語(yǔ)法樹(shù)建立中間代碼表示:同步數(shù)據(jù)流圖。結(jié)合IBMX10并行編程語(yǔ)言的特性,編譯系統(tǒng)確立了三種優(yōu)化策略:針對(duì)X10語(yǔ)言的代

3、碼生成優(yōu)化、針對(duì)SDF圖的任務(wù)劃分優(yōu)化、針對(duì)底層硬件資源的通信優(yōu)化。代碼生成優(yōu)化減少了生成的X10代碼量;任務(wù)劃分優(yōu)化在負(fù)載均衡的基礎(chǔ)上,避免了死鎖的產(chǎn)生,同時(shí)減少了通信開(kāi)銷(xiāo);通信優(yōu)化在機(jī)器間通信、機(jī)器內(nèi)部線程間通信、線程內(nèi)部通信方面進(jìn)行了區(qū)分和優(yōu)化,減少了通信開(kāi)銷(xiāo)。通過(guò)三種優(yōu)化策略,編譯系統(tǒng)生成X10代碼,并調(diào)用X10自身的編譯器生成最終的目標(biāo)代碼。
　　實(shí)驗(yàn)以通用多核處理器和集群為平臺(tái),選取數(shù)字媒體領(lǐng)域典型的算法作為測(cè)試程序,