基于語句遷移的循環(huán)變換在多核SIMD架構(gòu)上的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、當(dāng)代的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序大部分是多媒體應(yīng)用，包括音視頻處理，圖像處理，3D繪圖，語音識(shí)別等，這就對(duì)處理器提出了更加嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性要求。因此，多媒體SIMD擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，已經(jīng)逐漸為通用微處理器所采用，以獲取更高的多媒體處理速度。為了最大化的并行處理，當(dāng)前許多片上多核處理器都開始采用了SIMD擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。一方面，為了執(zhí)行SIMD操作，向量寄存器中的數(shù)據(jù)必須先將位置調(diào)整對(duì)齊，從而妨礙性能的提高,也影響SIMD編譯器中自動(dòng)向量化的效率。另一方面，許多常見的

2、以循環(huán)為主的應(yīng)用程序都是單線程的。以前的研究工作都沒能很好的解決這樣一個(gè)問題，即如何在考慮SIMD硬件的限制下，挖掘循環(huán)體結(jié)構(gòu)中的粗粒度并行度以應(yīng)用到多核環(huán)境中。 本文研究了多媒體應(yīng)用中常見嵌套循環(huán)的變換框架，包含了依賴關(guān)系的抽象和建立、分析和變換，以及最后變換代碼的生成。本文提出了一種基于語句遷移的循環(huán)變換，主要是通過語句遷移的方式，在考慮原有依賴關(guān)系的情況下，對(duì)每層循環(huán)中的語句進(jìn)行遷移。該變換對(duì)外層循環(huán)進(jìn)行基于依賴圖的分析和

3、變換，提高并行度，從而可以劃分成多個(gè)線程在多核環(huán)境下并行的執(zhí)行。對(duì)內(nèi)層循環(huán)，變換過程抽象出偏移集合，建立出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并提出了最優(yōu)解和近似解兩種解法，不僅實(shí)現(xiàn)SIMD化，也減少所需要的數(shù)據(jù)對(duì)齊操作。內(nèi)外層循環(huán)變換過程是相互影響和制約的，對(duì)此本文中也做了詳細(xì)的研究。最后本文根據(jù)有無數(shù)據(jù)依賴環(huán)，分情況詳細(xì)研究了SIMD代碼的生成問題。該策略已在Cell SDK仿真工具上實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行了大量的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本文提出的循環(huán)變換方法可以有