面向并行化的指針?lè)治黾夹g(shù)研究.pdf

1、人類對(duì)計(jì)算能力的需求永無(wú)止境，高性能計(jì)算水平逐漸成為世界強(qiáng)國(guó)競(jìng)相追逐的焦點(diǎn)。并行化編譯作為高性能計(jì)算中不可或缺的一部分，能夠識(shí)別程序中不同層次、不同粒度的并行性，并自動(dòng)生成高效的并行代碼。近年來(lái)，并行化技術(shù)在并行識(shí)別能力、并行編程模型、發(fā)掘方法和并行代碼生成等方面均取得了豐碩的成果，但仍然存在許多亟待解決的問(wèn)題。在大量基準(zhǔn)測(cè)試集和科學(xué)計(jì)算程序并行化實(shí)踐中的一個(gè)難點(diǎn)是：C、C++等程序的熱點(diǎn)循環(huán)中包含指針變量時(shí)，實(shí)施并行化變換無(wú)法取得理想

2、的加速效果。指針?lè)治鲆猿绦蚍治鰹榛A(chǔ)，是一項(xiàng)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)流分析技術(shù)，其分析結(jié)果影響并行優(yōu)化后程序的執(zhí)行效率。本文以并行識(shí)別與自動(dòng)并行化系統(tǒng)SW-VEC的研發(fā)為背景，系統(tǒng)深入的研究了支撐并行化變換的指針?lè)治鱿嚓P(guān)關(guān)鍵技術(shù)，以此來(lái)改進(jìn)編譯系統(tǒng)的并行化能力。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在基于包含的指針?lè)治黾夹g(shù)中展開研究，對(duì)Narse優(yōu)先權(quán)約束評(píng)估算法中存在的局限性進(jìn)行分析，提出了一種基于指向更新的優(yōu)先權(quán)指針?lè)治黾夹g(shù)。以指針的指向集更新信息確

3、定約束評(píng)估的候選集，避免了冗余的約束評(píng)估。通過(guò)構(gòu)建約束依賴圖并以依賴關(guān)系確定約束評(píng)估的優(yōu)先權(quán)，簡(jiǎn)化了優(yōu)先權(quán)評(píng)估模型。在基準(zhǔn)測(cè)試集SPEC2000/SPEC2006上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法相比Narse優(yōu)先權(quán)算法在時(shí)間開銷和存儲(chǔ)開銷上具有明顯的性能提升。⑵在需求驅(qū)動(dòng)的指針?lè)治黾夹g(shù)研究的基礎(chǔ)上，闡述了基于上下文無(wú)關(guān)語(yǔ)言可達(dá)的別名分析的主要思想，研究了一級(jí)流需求驅(qū)動(dòng)的指針?lè)治鏊惴ǖ牟痪_性。結(jié)合并行化的程序特征，提出了一種面向并行化的指針別名

4、分析算法。利用基準(zhǔn)測(cè)試集SPEC2006中的C語(yǔ)言測(cè)試程序用例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法具有較高的計(jì)算精度和良好的可伸縮性，其分析的別名信息能夠顯著提升OpenMP自動(dòng)并行化程序的加速比。⑶基于需求驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)流分析和引用點(diǎn)對(duì)界技術(shù)，分析了需求驅(qū)動(dòng)的指針對(duì)界分析的有效性。為提高分析的精度和效率，首先進(jìn)行一種指針對(duì)界預(yù)分析。在需求驅(qū)動(dòng)的指針對(duì)界分析框架內(nèi)，先后研究了過(guò)程內(nèi)分析、處理控制流、過(guò)程間分析以及算法優(yōu)化。在基準(zhǔn)測(cè)試集和典型應(yīng)用

5、上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)評(píng)估，驗(yàn)證了所提出的指針對(duì)界分析技術(shù)的有效性。⑷在指針?lè)秶治鱿嚓P(guān)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種面向數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化的指針?lè)秶治黾夹g(shù)。首先給出了需求驅(qū)動(dòng)的指針?lè)秶治隹蚣?，定義了兩種指針?lè)秶谋硎拘问剑悍秶枋龇蚝统绦蚍秶枋龇颉６蠼o出了計(jì)算指針?lè)秶乃惴鞒?，分別研究了計(jì)算數(shù)據(jù)范圍的轉(zhuǎn)移函數(shù)以及計(jì)算控制范圍的交函數(shù)和并函數(shù)，并通過(guò)擴(kuò)大轉(zhuǎn)換和縮小轉(zhuǎn)換兩種操作進(jìn)行優(yōu)化。最后在測(cè)試集上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估，驗(yàn)證了本文所提出的指針?lè)秶治黾?/p>