類數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的分片式處理器上一種超塊優(yōu)化技術(shù).pdf

1、分片式處理器體系結(jié)構(gòu)(TPA)將計(jì)算、存儲(chǔ)和互連資源組織成片式的基本結(jié)構(gòu)單元，并將大量的片式單元由高效能、可擴(kuò)展的片上網(wǎng)絡(luò)連接起來。為了有效利用TPA豐富的片上資源，高度暴露程序并行性，指令集體系結(jié)構(gòu)(ISA)的設(shè)計(jì)是首要問題，與ISA配合的編譯技術(shù)也至關(guān)重要。數(shù)據(jù)流模型和超塊技術(shù)的結(jié)合為二者的協(xié)同的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)較理想的解決方案。編譯器根據(jù)一定的選擇標(biāo)準(zhǔn)將某些執(zhí)行路徑上的基本塊集合成規(guī)模更大的多指令塊，有利于接下來的全局優(yōu)化和指令調(diào)度

2、，同時(shí)提高塊內(nèi)的指令級(jí)并行性。但是，如果編譯器一味保守的按照程序的串行順序組織超塊，使得超塊間和超塊內(nèi)部受限于數(shù)據(jù)依賴，就會(huì)削弱整個(gè)程序運(yùn)行時(shí)的潛在數(shù)據(jù)級(jí)并行性和線程級(jí)并行性，不利于發(fā)揮分片式多核結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。本文，提出了一種稱為“超塊內(nèi)多任務(wù)”的超塊分裂重組技術(shù)來模擬TPA結(jié)構(gòu)上多線程運(yùn)行的效果，進(jìn)一步挖掘運(yùn)行串行單線程程序時(shí)的指令級(jí)并行性。本文的主要研究工作和成果包括:
　　 (1)提出了一種“超塊內(nèi)多任務(wù)”的方法，并給出其對(duì)

3、串行程序性能提升的理論依據(jù)。這種方法通過從多個(gè)任務(wù)中分別抽取任務(wù)片段來組織超塊，從而提高超塊內(nèi)部指令級(jí)并行性。本文驗(yàn)證了這種方法的可行性和有效性，實(shí)驗(yàn)選用的三個(gè)程序獲得了平均超過兩倍的性能提升。
　　 (2)提出了一種“跨層循環(huán)展開”的編譯優(yōu)化技術(shù)。這種技術(shù)是“超塊內(nèi)多任務(wù)”在編譯器前端的一種實(shí)現(xiàn)方法?；舅枷胧牵诒ＷC程序正確性的前提下，將循環(huán)的最外層的各次迭代在其內(nèi)層循環(huán)中的某一層中展開指定次數(shù)，從而使原本放置在不同超塊中屬