基于數(shù)據(jù)劃分的二維SIMD優(yōu)化與結(jié)構(gòu)設(shè)計.pdf

1、復(fù)旦大學(xué)碩士學(xué)位論文基于數(shù)據(jù)劃分的二維SIMD優(yōu)化與結(jié)構(gòu)設(shè)計姓名：王曄申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指導(dǎo)教師：臧斌宇20070522摘要蘋果公司在Macworld2007上發(fā)布的智能手機(jī)iPhone是多媒體與通信技術(shù)迅速發(fā)展帶給我們生活美好禮物的一個典型例子，然而與之相對應(yīng)的是當(dāng)手持設(shè)備越來越像一個智能娛樂計算機(jī)時，多媒體應(yīng)用給底層設(shè)備計算能力提出了更高的要求。二維SIMD結(jié)構(gòu)是指一個由NxN的處理單元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接組成的

2、陣列結(jié)構(gòu)，其同行，列的處理單元以SIMD方式工作。由于多媒體應(yīng)用程序的核心代碼由8位或者16位的整數(shù)計算所構(gòu)成，能夠充分運(yùn)用二維SIMD結(jié)構(gòu)每一個處理單元的計算功能，所以利用二維SIMD結(jié)構(gòu)能夠獲得高性能的多媒體計算，因此對二維SIMD結(jié)構(gòu)的編譯優(yōu)化是獲得高性能多媒體計算的重要保證。本文在深入分析了二維SIMD體系結(jié)構(gòu)和詳細(xì)研究多媒體應(yīng)用程序代碼的基礎(chǔ)上，針對二維SIMD結(jié)構(gòu)受到數(shù)據(jù)通路和處理單元之間連接方式限制的特性，提出了基于數(shù)據(jù)劃

3、分技術(shù)的二維SIMD編譯優(yōu)化算法。數(shù)據(jù)劃分是指將數(shù)據(jù)映射到各個處理單元中的過程，能使程序執(zhí)行時有良好的數(shù)據(jù)局部性。由于能夠充分利用數(shù)據(jù)局部性，所以其是用來解決數(shù)據(jù)通信受限的一項(xiàng)十分重要的技術(shù)。我們的算法在結(jié)合數(shù)據(jù)劃分的基礎(chǔ)上，對程序計算部分進(jìn)行劃分并映射到不同的處理單元上，使之具有很好的并行性同時能夠兼顧降低數(shù)據(jù)通信的要求。由于結(jié)構(gòu)和優(yōu)化之間的相互作用，我們在設(shè)計算法的同時從編譯優(yōu)化的角度，根據(jù)多媒體應(yīng)用程序的特點(diǎn)和功耗芯片面積對體系結(jié)

4、構(gòu)限制研究分析了不同設(shè)計參數(shù)對于二維SlMD結(jié)構(gòu)性能的影響，提出設(shè)計建議。我們在SimpleScalar基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個體系結(jié)構(gòu)模擬器，并在這個平臺上測試了算法優(yōu)化的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示算法對于多媒體程序有很好的加速比，此外我們還測試配置了不同的參數(shù)的結(jié)構(gòu)性能，驗(yàn)證了設(shè)計建議。本文的主要貢獻(xiàn)如下所述：／設(shè)計實(shí)現(xiàn)了基于simplescalar的二維SIMD結(jié)構(gòu)性能模擬器／提出了基于數(shù)據(jù)劃分的二維SIMD編譯優(yōu)化算法／分析研究了不同設(shè)計參數(shù)對