基于LLVM的異構編譯優(yōu)化方法研究.pdf

1、2009年Khronos Group ISO提出了OpenCL(Open Computing Language)標準，它是一個為異構平臺編寫并行程序的框架。相對于CUDA等GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units)“方言”，它有著標準化、跨平臺等特點，適合用于在異構計算系統(tǒng)中開發(fā)可移植的并行應用程序。標準化高性能應用開發(fā)平臺的需求推動了OpenCL的發(fā)展。O

2、penCL解決了復雜的存儲器層次結構、數(shù)據(jù)并行執(zhí)行問題，特別是解決了異構并行計算系統(tǒng)先前編程模型中存在的嚴重局限性。
　　 相對CPU每個核擁有大量的緩存及復雜的控制邏輯，善于單線程可執(zhí)行程序的復雜執(zhí)行。GPU更側重于執(zhí)行并行應用程序時的吞吐量，由大量較小的核組成，每個核的主頻較低，但存在較大量的寄存器文件、內存帶寬和擁有較小的緩存。同時期的頂級CPU與GPU相比，整體浮點運算的執(zhí)行速度是CPU的10倍左右，顯存的帶寬也是內存的

3、10倍左右;單一核CPU與GPU相比，運算速度和平均擁有的帶寬剛好相反，為十分之一。
　　 本文針對OpenCL編譯時期的特有模式，提出了一種新的針對異構計算平臺的編譯期優(yōu)化方法，該方法根據(jù)設備端和主機端的各自特點將設備端的一些冗余操作提到主機端或者新的設備端kernel中去執(zhí)行，以達到降低存儲器讀寫的目的。這種方法充分利用了異構計算平臺的特點，較傳統(tǒng)優(yōu)化方法相對靈活，在一定程度上降低了異構平臺程序開發(fā)對硬件的依賴，可以產生良好

4、的代碼并提高程序運行的效率。
　　 本文整體實現(xiàn)主要包含兩個模塊，分別是運行時檢測模塊與編譯期代碼優(yōu)化模塊。作者主要工作如下:擴展了循環(huán)不變代碼外提算法，通過數(shù)據(jù)依賴分析，使得算法可以較細致的分析那些load，store指令是可以外提到循環(huán)前置塊的。另外設計了一個針對OpenCL的歸納變量分析器，分析每條指令依賴get_global_id和get_local_id函數(shù)的維度。并且證明了在kernel中進行依賴分析時不需要考慮Op