流處理器體系結構上的并行編程模型實驗研究.pdf

1、流體系結構是近年來提出的一種源于媒體處理的高性能體系結構。這種結構針對流媒體應用的計算、訪存和通信特征，采用大規(guī)模的運算陣列和多級存儲體系結構，通過顯式管理片上數(shù)據(jù)移動來隱藏訪存和通信延遲，大幅度提高計算效率，但需要采用流編程模型實現(xiàn)串行程序的流并行處理。這種結構及其編程模型是否適用于其它的數(shù)據(jù)并行類應用領域，如科學計算，數(shù)字信號處理，網(wǎng)絡安全等，是當前國際上熱點的研究問題。 本文通過對各種數(shù)據(jù)并行類應用在流體系結構下的并行化技

2、術的研究，對并行化的效果進行分析評估，系統(tǒng)地總結了流編程模型的特征及其適用性。 具體的研究內容和成果包括以下幾個方面：(1)對流體系結構進行了全面的研究，包括流處理的基本思想、核心級與流級硬件結構、流程序設計模型和編譯技術，以及應用流化技術。(2)以Imaigne流處理器模擬器Isim為實驗平臺，實現(xiàn)了媒體應用JPEG編碼程序在流體系結構上的映射，詳細剖析了該應用在兩級流編程模型下的并行程序設計過程，包括流數(shù)據(jù)的組織、核心計算程

3、序的劃分以及具體實現(xiàn)。提出流級和核心級的程序優(yōu)化方案，并給出優(yōu)化前后的性能比較。(3)從其它幾種數(shù)據(jù)并行類應用中，選取了快速傅立葉變換FFT(數(shù)字信號處理)、LU矩陣分解(科學計算)、高級加密算法Rijndael(網(wǎng)絡安全)，實現(xiàn)了這些程序在流處理器上的流并行化處理；分析了這類應用的控制和訪存行為；歸納和總結了數(shù)據(jù)并行類應用的流并行程序設計方法。(4)通過對數(shù)據(jù)并行類應用流程序的性能評測，與傳統(tǒng)高性能處理器和專用處理器進行比較，給出了流