圖像分析多核并行計(jì)算類庫的構(gòu)建與優(yōu)化.pdf

1、多核并行計(jì)算技術(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在未來數(shù)年內(nèi)．隨著芯片內(nèi)核數(shù)量持續(xù)增長，多核計(jì)算將成為一種廣泛普及的計(jì)算模式。它使計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力顯著提升，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用空間。當(dāng)前，CPU主頻的提升由于生產(chǎn)工藝和散熱問題而受到嚴(yán)重的制約，CPU性能的改善已主要向著多核體系發(fā)展。然而，要想真正獲得多核處理器帶來的高效率，軟件的發(fā)展必須跟上硬件的步伐，當(dāng)前多核處理器軟件總體滯后于硬件。傳統(tǒng)的單線程串行計(jì)算軟件只能導(dǎo)致多核的閑置，

2、只有在算法設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)能夠充分利用多核處理器的特性時(shí)，其優(yōu)勢才能真正體現(xiàn)出來。 本文圍繞多核并行計(jì)算在圖像分析領(lǐng)域的應(yīng)用展開研究，探討算法設(shè)計(jì)和類庫實(shí)現(xiàn)。課題研究的內(nèi)容包括： (1)在詳細(xì)剖析多核體系結(jié)構(gòu)和并行算法的基礎(chǔ)上，分析影響多核并行計(jì)算性能的主要因素，探討適合于發(fā)揮多核性能的算法和編程技術(shù)； (2)在詳細(xì)剖析邊緣檢測、圖像分割和圖像合成等基本算法的基礎(chǔ)上，分析算法中存在的并行性，并根據(jù)這種并行性構(gòu)建支撐

3、圖像分析功能的并行計(jì)算類庫； (3)分析函數(shù)庫代碼，設(shè)計(jì)基于多核架構(gòu)的圖像分析并行計(jì)算類庫，并測試其性能，根據(jù)代碼在多核架構(gòu)上的性能表現(xiàn)做出相應(yīng)的調(diào)整；對設(shè)計(jì)的類庫代碼從源碼級優(yōu)化、代碼并行化和編譯器優(yōu)化等方面進(jìn)行優(yōu)化； (4)優(yōu)化策略完成之后，根據(jù)Amdahl定律和Gustafson定律做出擴(kuò)展性分析，得出客觀的性能評價(jià)。 當(dāng)前，圖像監(jiān)控技術(shù)在軍事、環(huán)境、地質(zhì)、氣象、治安、交通、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，圖像的

4、采集又日益趨向高精度、大幅面和高頻度，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)也逐步由人工判讀向智能處理方向發(fā)展。由此導(dǎo)致對圖象分析高性能計(jì)算的迫切需求。本文的研究適應(yīng)了當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展趨勢，有助于提高圖象分析的實(shí)時(shí)性和精確度。課題的特色與創(chuàng)新點(diǎn)主要有兩點(diǎn)；一是將圖象分析函數(shù)庫由傳統(tǒng)的串行運(yùn)算改造為IA上的高性能多核并行計(jì)算；二是采用嶄新技術(shù)進(jìn)行并行代碼的性能分析，實(shí)現(xiàn)計(jì)算軟件的算法結(jié)構(gòu)優(yōu)化、編譯優(yōu)化和源碼級優(yōu)化，提高其運(yùn)算效率和適應(yīng)硬件發(fā)展的擴(kuò)展性。