基于行為特征剖析的CUDA程序合成方法研究.pdf

1、隨著GPU體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展和GPU編程模型的成熟,越來越多的應(yīng)用程序采用了高性能GPU架構(gòu)來開發(fā)。NVIDIA公司提出的CUDA編程模型,已經(jīng)在業(yè)界取得了巨大成功,引起了學(xué)者們的廣泛研究。同時(shí),微體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員使用詳細(xì)的模擬器代替相應(yīng)的硬件芯片,來驗(yàn)證芯片在程序性能和能耗方面的設(shè)計(jì)。然而,盡管CUDA程序在詳細(xì)的模擬器與它所模擬的真實(shí)硬件芯片上運(yùn)行的性能相近,但是在模擬器環(huán)境下,使用測試程序來評(píng)價(jià)芯片的設(shè)計(jì),需要漫長的執(zhí)行時(shí)間。

2、>　　基于行為特征剖析的CUDA程序合成方法為解決模擬器環(huán)境下測試程序執(zhí)行時(shí)間漫長的問題提供了有效的手段。在體系結(jié)構(gòu)的性能研究中,為了測試某個(gè)芯片的性能或者能耗,體系結(jié)構(gòu)研究人員使用了具有諸多行為特征的測試程序,例如指令混合比例、線程數(shù)量、控制流中的跳轉(zhuǎn)概率等,而對于程序的功能不在考慮之列。在CUDA程序合成系統(tǒng)中,使用了從指令級(jí)別到線程級(jí)別的許多行為特征作為CUDA程序源代碼生成器的輸入,得到一個(gè)合成后的替代程序的內(nèi)核。盡管合成后的替

3、代程序與原始的程序在使用功能上和動(dòng)態(tài)指令數(shù)上是不同的,它卻與原始的程序有著非常接近的性能。這是因?yàn)?CUDA程序合成的過程中通過擴(kuò)展GPGPU-Sim模擬器開發(fā)了內(nèi)建的程序剖析工具,以及確定了影響性能的許多重要因素。在生成替代程序后,通過實(shí)驗(yàn)比較了合成后的替代程序與原始的程序從指令級(jí)別到線程級(jí)別的諸多行為特征上的相似性,并采用吞吐率、動(dòng)態(tài)指令數(shù)以及運(yùn)行時(shí)間等性能指標(biāo)來檢驗(yàn)CUDA程序合成方法的有效性。
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