【摘要】：GPGPU加速器是當(dāng)前提高圖像處理算法性能的主流加速平臺(tái),但在GPGPU平臺(tái)上,同一個(gè)程序充分利用硬件體系結(jié)構(gòu)特征和軟件特征的優(yōu)化版本與簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)版本在性能上會(huì)有數(shù)量級(jí)的差異.GPGPU加速器具有多維多層的大量執(zhí)行線程和層次化存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu),后者的不同層次具有不同的容量、帶寬、延遲和訪問(wèn)權(quán)限.同時(shí),圖像處理應(yīng)用程序具有復(fù)雜的計(jì)算操作、邊界處理規(guī)則和數(shù)據(jù)訪問(wèn)特性.因此,任務(wù)的并發(fā)執(zhí)行模式、線程的組織方式和并發(fā)任務(wù)到設(shè)備的映射不僅影響到程序的并發(fā)度、調(diào)度、通信和同步等特性,而且也會(huì)影響到訪存的帶寬、延遲等.因此,GPGPU平臺(tái)上的程序優(yōu)化是一個(gè)困難、復(fù)雜且效率較低的過(guò)程.提出基于語(yǔ)言擴(kuò)展的領(lǐng)域編程模型:Para C.Para C編程環(huán)境利用高層語(yǔ)言擴(kuò)展描述的程序語(yǔ)義信息,自動(dòng)分析獲取應(yīng)用程序的操作信息、并發(fā)任務(wù)間的數(shù)據(jù)重用信息和訪存信息等程序特征,同時(shí)結(jié)合硬件平臺(tái)特征,利用基于領(lǐng)域先驗(yàn)知識(shí)驅(qū)動(dòng)的編譯優(yōu)化模型自動(dòng)生成GPGPU平臺(tái)上的優(yōu)化代碼,最后,利用源源變換編譯器生成標(biāo)準(zhǔn)Open CL程序.在測(cè)試用例上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,ParaC在GPGPU平臺(tái)上自動(dòng)生成的優(yōu)化版本相對(duì)于手工優(yōu)化版本的加速比最高達(dá)到3.22倍,但代碼行數(shù)只是后者的1.2%~39.68%.
[Abstract]:GPGPU accelerator is the main acceleration platform to improve the performance of image processing algorithms, but on the GPGPU platform, The optimized version of the same program makes full use of the hardware architecture features and software features and the simple implementation version will have several orders of magnitude in performance. The GPGPU accelerator has multi-dimensional and multi-layer execution threads and hierarchical storage architecture. The latter has different levels of capacity, bandwidth, latency, and access rights. At the same time, image processing applications have complex computing operations, boundary processing rules and data access characteristics. Therefore, the concurrent execution mode of tasks, the organization of threads and the mapping of concurrent tasks to devices not only affect the concurrency degree, scheduling, communication and synchronization of programs, but also affect the bandwidth and latency of visiting memory. Therefore, program optimization on GPGPU platform is a difficult, complex and inefficient process. This paper presents a domain programming model based on language extension: Para C.Para C programming environment uses program semantic information described by high-level language extensions to automatically analyze and obtain application operation information. The program features such as data reuse information and memory access information among concurrent tasks, combined with hardware platform features, are automatically generated on GPGPU platform using domain-based prior knowledge driven compilation optimization model. The standard Open CL program is generated by the source conversion compiler. The experimental results on the test cases show that the speedup of the optimized version automatically generated by ParaC on GPGPU platform is 3.22 times higher than that of the manual optimized version, but the number of lines of code is only 1.2% and 39.68% of the latter.
【作者單位】： 體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所);中國(guó)科學(xué)院大學(xué);
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(61432018,61402445,61502452,61602443,61432018) 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFB1000402) 數(shù)學(xué)工程與先進(jìn)計(jì)算國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(2016A03) 北京市科委計(jì)劃(D161100001216002)~~
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2400011