并行程序性能建模關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著程序處理的數(shù)據(jù)規(guī)模逐漸增大，單處理器已經(jīng)不能滿(mǎn)足研究者對(duì)計(jì)算資源的需求。研究者開(kāi)始將高性能計(jì)算應(yīng)用到實(shí)際生活中，包括科學(xué)計(jì)算程序。本文研究的重點(diǎn)是對(duì)并行程序建立性能模型的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，最后在實(shí)驗(yàn)對(duì)象NPB和CGPOP程序上驗(yàn)證這些關(guān)鍵技術(shù)。
　　并行程序的執(zhí)行時(shí)間劃分為計(jì)算和通信兩部分，其中，全部計(jì)算指令的執(zhí)行時(shí)間作為計(jì)算時(shí)間，全部通信函數(shù)的調(diào)用時(shí)間構(gòu)成通信時(shí)間。
　　對(duì)于計(jì)算部分時(shí)間的獲取，影響因素有指令條數(shù)以及指

2、令執(zhí)行時(shí)間。機(jī)器指令的執(zhí)行時(shí)間與運(yùn)行平臺(tái)有關(guān)，其平臺(tái)參數(shù)通過(guò)基準(zhǔn)測(cè)試程序獲取。本文的研究重點(diǎn)是影響指令條數(shù)的循環(huán)次數(shù)的獲取，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了LoopAnalysis算法。該算法是分析IR代碼的循環(huán)結(jié)構(gòu)，獲取循環(huán)次數(shù)依賴(lài)的變量，從而確定循環(huán)次數(shù)。使用LoopAnalysis算法與GCC提供的ScalarEvolution算法分別獲取實(shí)驗(yàn)對(duì)象循環(huán)的執(zhí)行頻率，實(shí)驗(yàn)證明LoopAnalysis算法取得更好地效果。
　　科學(xué)計(jì)算程序的通信一般是

3、基于MPI協(xié)議的，這部分時(shí)間的獲取是通過(guò)對(duì)通信函數(shù)建立模型實(shí)現(xiàn)的。通信函數(shù)分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信和集合通信，其調(diào)用時(shí)間與程序并行度和通信量有關(guān)?；贚ogGP模型的分析，分段線性函數(shù)對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的測(cè)試數(shù)據(jù)擬合達(dá)到較好效果。集合通信的時(shí)間關(guān)于并行度和數(shù)據(jù)量是非線性，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，最終確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)作為通信函數(shù)的模型。實(shí)驗(yàn)表明基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的通信函數(shù)模型較好地?cái)M合了集合通信的測(cè)試數(shù)據(jù)。
　　應(yīng)用上述技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)