基于HPM的多處理器架構(gòu)軟件性能數(shù)據(jù)采集研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)τ嬎銠C的計算能力要求越來越高，傳統(tǒng)的單處理器系統(tǒng)受散熱問題和制造工藝等因素的影響已達(dá)到性能瓶頸，處理器體系結(jié)構(gòu)開始向多核心處理器和多處理器的方向發(fā)展。多核處理器和多處理器都必須依靠并行計算來發(fā)揮其計算優(yōu)勢，不同的是多核處理器環(huán)境下，數(shù)據(jù)的交換是在同一個系統(tǒng)中通過共享系統(tǒng)內(nèi)存實現(xiàn)，而多處理器則是通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換，多處理器的可擴展性相對要優(yōu)于多核處理器，而網(wǎng)絡(luò)延時使得多處理器要比多核處理器付出

2、的額外開銷要大一些，總體來說這兩種技術(shù)差異不大，只要略做調(diào)整就可以實現(xiàn)兩種不同平臺之間軟件的相互移植。相對于串行計算而言，并行計算涉及到的硬件更多，對算法的效率要求也相對更高，因此在多處理器環(huán)境下分析并行計算軟件的性能也就顯得更加重要。
　　 在以往的并行程序開發(fā)中，程序源代碼經(jīng)過編譯鏈接生成可執(zhí)行二進制代碼后其執(zhí)行時序和處理邏輯就固定了，用戶若要獲取程序的性能數(shù)據(jù)必須先停止正在運行的程序，在程序源代碼里面手動添加相關(guān)代碼，然后

3、重新編譯鏈接和執(zhí)行才能獲得程序的性能數(shù)據(jù)。本文介紹了一種在多處理器環(huán)境下有別于常規(guī)的對并行軟件進行性能數(shù)據(jù)采集和分析的方法，該方法可以在不需要改動并行程序源代碼的條件下將性能采集代碼插入到正在運行的并行程序中，動態(tài)的獲取到用戶指定的程序中的某個算法的性能數(shù)據(jù)。本文的工作重點為實現(xiàn)多處理器環(huán)境下對并行軟件性能的動態(tài)獲取和實時反饋，文章首先闡述了如何在Linux環(huán)境下使用應(yīng)用程序性能接口(PAPI)讀取硬件性能計數(shù)器(HPM)中記錄的軟件性

4、能數(shù)據(jù)，根據(jù)得到的性能數(shù)據(jù)分析程序的性能和給出優(yōu)化軟件性能的建議；然后分析了在多處理器環(huán)境下結(jié)合MPI和PAPI采集并行程序的性能數(shù)據(jù)，借助于并行軟件動態(tài)指令插入接口Paradyn，在不修改并行程序源代碼和重新編譯并行程序的條件下將PAPI的采集代碼動態(tài)插入到已編譯好的進制可執(zhí)行文件中，可以在不影響原并行程序運行邏輯的情況下，對并行軟件的性能數(shù)據(jù)進行采集；最后結(jié)合Paradyn、PAPI、MPI、GTK等技術(shù)開發(fā)了在多處理環(huán)境下動態(tài)獲取