本文關(guān)鍵詞：WebCL拓展模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：近年來,隨著HTML5技術(shù)的不斷發(fā)展,優(yōu)秀的Web應(yīng)用數(shù)量也不斷增加,但是Web應(yīng)用的性能問題限制了其競爭力。使用多核處理器的并行處理能力加速Web應(yīng)用成為了突破Web應(yīng)用性能瓶頸的可行的解決方案之一。Khronos組織于2014年3月發(fā)布了WebCL標(biāo)準(zhǔn)1.0版。該標(biāo)準(zhǔn)將SIMD模型引入Web領(lǐng)域,使得Web應(yīng)用在合適的場景下可以充分使用底層計算設(shè)備的并行能力,獲得性能提升。Crosswalk作為Intel公司的一個開源項目,始終對前沿的Web技術(shù)持積極態(tài)度并優(yōu)先集成了基于Blink渲染引擎實現(xiàn)的WebCL基礎(chǔ)模塊。但是Blink-WebCL基礎(chǔ)模塊存在不足。首先,Blink-WebCL基礎(chǔ)模塊并未針對硬件之間性能的差別給出差異性解決方案,這就使得性能強大的硬件的處理能力無法被應(yīng)用程序充分挖掘。其次,Blink-WebCL基礎(chǔ)模塊存在安全問題。WebCL標(biāo)準(zhǔn)中要求實現(xiàn)的內(nèi)存對象使用前必須初始化以防止程序遺留信息泄露的功能,Blink-WebCL基礎(chǔ)模塊并未予以實現(xiàn)。最后,Blink-WebCL基礎(chǔ)模塊提供的WebCL原生API對Web開發(fā)人員暴露了過多底層硬件信息。這些信息增加了Web程序員使用WebCL技術(shù)的難度。針對Blink-WebCL基礎(chǔ)模塊中出現(xiàn)的問題,本文設(shè)計并實現(xiàn)了WebCL拓展模塊。首先,WebCL拓展模塊通過實現(xiàn)WebCL標(biāo)準(zhǔn)中涉及到的擴展協(xié)議,在高級硬件上提供了對half類型以及double類型的支持,提供了html中圖片元素與視頻元素與WebCL內(nèi)存對象的綁定,提供了WebCL與WebGL之間的數(shù)據(jù)直接交互。上述功能為Blink-WebCL提供了針對硬件性能差別的差異性解決方案。通過顯式查詢并激活設(shè)備或平臺支持的擴展協(xié)議,開發(fā)者可以通過擴展協(xié)議提供的API調(diào)用硬件提供的高級功能,以便進一步發(fā)掘高性能硬件的能力。其次,WebCL拓展模塊提升了Blink-WebCL基礎(chǔ)模塊的安全性,實現(xiàn)了每個新創(chuàng)建的WebCL內(nèi)存對象在使用前必須被初始化的功能。該功能消除了惡意程序讀取先前運行的程序遺留下的數(shù)據(jù)的安全隱患,增加了WebCL模塊的安全性。最后,WebCL拓展模塊以圖形圖像處理領(lǐng)域的程序的執(zhí)行流程為參考,對Blink-WebCL基礎(chǔ)模塊進行了易用性封裝。該封裝將平臺,設(shè)備,上下文,執(zhí)行隊列等硬件相關(guān)的概念對Web程序員屏蔽,降低了Web程序員使用WebCL技術(shù)的難度。同時,該封裝將內(nèi)存對象的生命周期同程序運行所處的狀態(tài)結(jié)合,實現(xiàn)了內(nèi)存對象的自動化管理機制,將WebCL基礎(chǔ)模塊中交給程序員管理的內(nèi)存分配回收工作回收,降低了內(nèi)存泄露與內(nèi)存操作濫用的風(fēng)險。經(jīng)過封裝后的接口更加簡單并且符合Web程序員的開發(fā)習(xí)慣。WebCL拓展模塊是對Blink-WebCL基礎(chǔ)模塊的補充與強化。它為WebCL提供了針對硬件差別的差異化解決方案,部分消除了WebCL基礎(chǔ)模塊的安全隱患。同時,對WebCL接口的易用性封裝使得WebCL技術(shù)便于被圖形圖像領(lǐng)域的產(chǎn)品使用。目前,WebCL拓展模塊與WebCL基礎(chǔ)模塊一并被Crosswalk產(chǎn)品接受,共同為Web開發(fā)者提供并行能力。另外,本文為騰訊的Alloyimage圖像處理產(chǎn)品以及XML3D草案的實現(xiàn)xml3d.js中的skinning動畫部分提供了基于WebCL拓展模塊的并行加速方案并取得了顯著的加速效果。其中,騰訊已經(jīng)將該加速方案集成進入Alloyimage產(chǎn)品中,對外發(fā)布供開發(fā)者使用。
【關(guān)鍵詞】：WebCL 拓展功能 安全性 封裝 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.09
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 概述9-18
• 1.1 背景9-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要工作和貢獻15-17
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)介紹17-18
• 第2章 相關(guān)技術(shù)研究18-29
• 2.1 CROSSWALK FOR ANDROID簡介18-20
• 2.2 BLINK渲染引擎簡介20-21
• 2.3 SIMD模型簡介與GPU架構(gòu)介紹21-24
• 2.4 WEBCL模型簡介24-26
• 2.5 ALLOYIMAGE與XML3D介紹26-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 WEBCL拓展模塊需求分析29-41
• 3.1 WEBCL標(biāo)準(zhǔn)的擴展協(xié)議概述29-30
• 3.2 WEBCL拓展模塊需求分析概述30-33
• 3.3 WEBCL拓展部分系統(tǒng)功能需求分析33-34
• 3.4 WEBCL拓展部分用例分析34-39
• 3.5 WEBCL拓展模塊領(lǐng)域模型39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第4章 WEBCL拓展模塊總體設(shè)計41-61
• 4.1 WEBCL拓展模塊接口說明41-47
• 4.2 WEBCL拓展模塊整體架構(gòu)設(shè)計47-49
• 4.3 用例實現(xiàn)49-51
• 4.4 WEBCL拓展模塊靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計51-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第5章 WEBCL拓展模塊詳細(xì)設(shè)計61-79
• 5.1 擴展協(xié)議子模塊的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)61-73
• 5.2 安全功能子模塊的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)73-75
• 5.3 易用性封裝子模塊的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)75-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 第6章 WEBCL拓展模塊應(yīng)用79-93
• 6.1 并行理論分析79-80
• 6.2 案例：WEBCL拓展模塊在ALLOYIMAGE圖像庫中的應(yīng)用80-88
• 6.3 案例：WEBCL拓展模塊在XML3D.JS SKINNING動畫部分的應(yīng)用88-92
• 6.4 本章小結(jié)92-93
• 第7章 WEBCL拓展模塊測試與應(yīng)用93-107
• 7.1 WEBCL拓展模塊開發(fā)環(huán)境和實驗環(huán)境簡介93-94
• 7.2 WEBCL擴展模塊一致性測試94-97
• 7.3 ALLOYIMAGE中濾鏡的WEBCL版本的實驗與結(jié)果分析97-100
• 7.4 XML3D.JS SKINNING動畫部分加速的實驗與結(jié)果分析100-101
• 7.5 實驗結(jié)果深入分析與總結(jié)101-105
• 7.6 本章小結(jié)105-107
• 第8章 總結(jié)與展望107-109
• 8.1 本文工作的總結(jié)107-108
• 8.2 將來的工作108-109
• 參考文獻109-112
• 致謝112

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 董犖;葛萬成;陳康力;;CUDA并行計算的應(yīng)用研究[J];信息技術(shù);2010年04期

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本文編號：1130290