SIMT線程調(diào)度模型分析及優(yōu)化.pdf

1、隨著信息時(shí)代的發(fā)展,計(jì)算機(jī)處理器處理的信息量日漸增大,其數(shù)據(jù)處理能力要求越來越高,傳統(tǒng)的微處理器體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸無法有效的適應(yīng)大信息量的高效處理,從傳統(tǒng)的指令級(jí)并行發(fā)展到線程級(jí)并行,成為提高處理器性能的一個(gè)趨勢(shì)。多線程的探索研究中,單指令多線程(SIMT)技術(shù)成為業(yè)界高度關(guān)注的體系結(jié)構(gòu)之一,其中以SIMT技術(shù)為基礎(chǔ)的圖像處理器(GPU)最為所知,其多線程調(diào)度技術(shù)經(jīng)過多年在多媒體領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)充分適應(yīng)數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序的特性。
　　

2、現(xiàn)有的針對(duì)SIMT技術(shù)的研究都是基于完整的GPU體系結(jié)構(gòu),尚且缺乏將SIMT調(diào)度模型獨(dú)立于GPU的單獨(dú)研究。本文分析GPU中的SIMT調(diào)度技術(shù),將SIMT調(diào)度模型從GPU中提取出來,為SIMT調(diào)度技術(shù)的研究和該技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展奠定基礎(chǔ)。本文對(duì)SIMT調(diào)度模型進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)試分析,發(fā)現(xiàn)線程的組織管理對(duì)SIMT調(diào)度模型性能有較大影響,同時(shí)SIMT調(diào)度技術(shù)對(duì)使用者要求很高,要求該技術(shù)的研究人員有較高的軟硬件水平,在其上編寫的負(fù)載必須充分匹配SIM

3、T硬件特性,同時(shí)對(duì)SIMT調(diào)度體系結(jié)構(gòu)的改動(dòng)必須充分適應(yīng)其上運(yùn)行的負(fù)載特性,不同的負(fù)載特性對(duì)SIMT硬件結(jié)構(gòu)的要求會(huì)有較大差異。
　　通過對(duì)SIMT調(diào)度模型的分析,本文發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有SIMT調(diào)度技術(shù)中單一線程的執(zhí)行能力低下,必須依靠大量線程隱藏其單線程性能低下的劣勢(shì),對(duì)線程數(shù)目的依賴性強(qiáng),是該技術(shù)發(fā)展亟待解決的問題。本文通過研究不同的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)一種創(chuàng)新性的顯示數(shù)據(jù)圖執(zhí)行(EDGE)體系結(jié)構(gòu)的特性同SIMT調(diào)度技術(shù)的特性有相似之

4、處,在EDGE中實(shí)現(xiàn)SIMT調(diào)度技術(shù)既可以發(fā)掘出EDGE中潛在的多線程特征,又可以利用EDGE中高效的單線程執(zhí)行能力彌補(bǔ)SIMT調(diào)度技術(shù)中存在的單線程執(zhí)行性能低下的劣勢(shì),優(yōu)化SIMT調(diào)度技術(shù)。本文在實(shí)驗(yàn)室自行開發(fā)的M5-EDGE模擬器上實(shí)現(xiàn)SIMT調(diào)度功能,并通過一系列測(cè)試程序驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)SIMT調(diào)度功能的M5-EDGE模擬器的功能正確性,同時(shí)分析了SIMT調(diào)度技術(shù)在M5-EDGE模擬器上實(shí)現(xiàn)后的性能,發(fā)現(xiàn)EDGE分布式結(jié)構(gòu)中單一線程的甚塊