ATLAS在龍芯2F上的訪存優(yōu)化.pdf

1、BLAS是很重要的標準數(shù)學(xué)庫，它主要是一系列矩陣與向量基本操作的集合，其運算性能的測試也是高性能計算機的重要評測手段。為發(fā)揮國產(chǎn)龍芯2F微處理器的計算性能，本文在基于龍芯2F處理器的高性能計算機系統(tǒng)KD-50-Ⅰ上進行BLAS通用優(yōu)化版本ATLAS的針對龍芯體系結(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實現(xiàn)時采用的矩陣和向量的存儲數(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對各

2、函數(shù)的優(yōu)化和實現(xiàn)。隨后介紹了龍芯2F體系結(jié)構(gòu)，特別是對程序性能影響最大的流水線結(jié)構(gòu)和存儲器結(jié)構(gòu)特點。 基于龍芯2F體系結(jié)構(gòu)特點和ATLAS各級函數(shù)的運算特征，提出一系列方法來優(yōu)化ATLAS各函數(shù)的性能。主要的優(yōu)化目標在于函數(shù)的訪存方式，通過調(diào)度指令，盡可能地將計算時間隱藏于訪存之中，同時有效利用內(nèi)存以及cache特性，減少內(nèi)存訪問時間，以達到加快程序運行的目的。 然后，根據(jù)BLAS二級函數(shù)的特點，將對BLAS2的優(yōu)化目標

3、確定在對內(nèi)存的訪問方式上，通過循環(huán)展開減少內(nèi)存訪問次數(shù)，并利用龍芯2F的非阻塞cache機制形成內(nèi)存訪問流水線，加快內(nèi)存訪問速度，消除ATLAS函數(shù)運行時的性能波動，最終將BLAS二級函數(shù)性能提升30％以上。 最后，通過對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減弱大規(guī)模參數(shù)下函數(shù)產(chǎn)生的cache失效問題，并使用循環(huán)展開方法減少對內(nèi)存和cache的訪問次數(shù)，優(yōu)化后的BLAS3單精度函數(shù)性能較ATLAS提高