ATLAS在龍芯2F上的訪存優(yōu)化.pdf

1、BLAS是很重要的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)庫(kù)，它主要是一系列矩陣與向量基本操作的集合，其運(yùn)算性能的測(cè)試也是高性能計(jì)算機(jī)的重要評(píng)測(cè)手段。為發(fā)揮國(guó)產(chǎn)龍芯2F微處理器的計(jì)算性能，本文在基于龍芯2F處理器的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)KD-50-Ⅰ上進(jìn)行BLAS通用優(yōu)化版本ATLAS的針對(duì)龍芯體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。 本文首先介紹了BLAS的函數(shù)功能，并著重分析了ATLAS實(shí)現(xiàn)時(shí)采用的矩陣和向量的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。不同的函數(shù)具有不同類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的參數(shù)，直接影響到ATLAS對(duì)各

2、函數(shù)的優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)。隨后介紹了龍芯2F體系結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)程序性能影響最大的流水線結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 基于龍芯2F體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和ATLAS各級(jí)函數(shù)的運(yùn)算特征，提出一系列方法來(lái)優(yōu)化ATLAS各函數(shù)的性能。主要的優(yōu)化目標(biāo)在于函數(shù)的訪存方式，通過(guò)調(diào)度指令，盡可能地將計(jì)算時(shí)間隱藏于訪存之中，同時(shí)有效利用內(nèi)存以及cache特性，減少內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間，以達(dá)到加快程序運(yùn)行的目的。 然后，根據(jù)BLAS二級(jí)函數(shù)的特點(diǎn)，將對(duì)BLAS2的優(yōu)化目標(biāo)

3、確定在對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)方式上，通過(guò)循環(huán)展開(kāi)減少內(nèi)存訪問(wèn)次數(shù)，并利用龍芯2F的非阻塞cache機(jī)制形成內(nèi)存訪問(wèn)流水線，加快內(nèi)存訪問(wèn)速度，消除ATLAS函數(shù)運(yùn)行時(shí)的性能波動(dòng)，最終將BLAS二級(jí)函數(shù)性能提升30％以上。 最后，通過(guò)對(duì)cache的有效利用，采用數(shù)據(jù)預(yù)取、矩陣分塊以及部分拷貝等手段來(lái)減弱大規(guī)模參數(shù)下函數(shù)產(chǎn)生的cache失效問(wèn)題，并使用循環(huán)展開(kāi)方法減少對(duì)內(nèi)存和cache的訪問(wèn)次數(shù)，優(yōu)化后的BLAS3單精度函數(shù)性能較ATLAS提高