一种改进的控制流SIMD向量化方法

SIMD扩展部件是近年来集成到通用处理器中的加速部件,旨在发掘多媒体和科学计算等程序的数据级并行.控制依赖给发掘程序中的数据级并行带来了阻碍,当前不论基于loop-based还是SLP的控制流向量化方法都需要if转换,而没有考虑循环内蕴含的向量并行度,导致生成的向量代码效率较低.此外不精确的代价模型指导控制流向量化,同样导致生成的向量代码效率较低.为此提出了改进的控制流SIMD向量化方法,首先提出了含有控制依赖的循环分布算法,分离循环的可向量化部分和不可向量化部分,同时考虑分布时数据的局部性;其次提出了一种直接向量化控制流的方法,该方法考虑了基本块间的向量重用;最后利用精确的代价模型指导超字选择指令和超字条件分支指令的生成.实验结果表明,与现有的控制流向量化方法相比,本文提出的改进方法生成的向量代码性能提高24%.     

渐进式智能回溯向量化代码调优方法

为了充分发挥高性能计算机的计算能力,缓解程序员设计和编写并行程序的压力,扩充可用软件集合,设计并实现了利用交互界面深入挖掘程序中的可向量化语句,优化生成代码中的向量化语句,提高生成代码的执行效率.该方法对充分发挥高性能计算机的计算能力,增强系统可用性和扩展应用范围具有重要的意义,同时能够提供有效的辅助手段和工具支持.渐进式智能回溯向量化代码调优架构通过对用户提交的串行程序进行程序分析和变换,采用串行程序分析、数据依赖分析、向量化分析等技术手段,根据分析结果对程序进行变换和优化,自动生成最终的向量化代码.该方法通过分析串行程序中潜在的并行性,将其自动变换为等价的向量化代码形式,大大简化了程序员的工作.     

基于模糊规则与免疫演化的报警关联方法 

针对现有基于人工免疫的关联分析方法在亲和力计算中的问题,提出了一种基于模糊规则与人工免疫的关联分析方法。该方法首先采用粗糙集理论对注入的疫苗和抗体结构进行优化,并对特征属性进行重要性评价,然后通过加权欧几里德距离度量特征向量与抗体的亲和力,以提高亲和力计算的效果与关联分析的精度。实验仿真结果表明,该方法在完备率和有效率等方面优于现有典型关联分析方法。     

基于指向更新的优先权指针分析算法

指针分析是数据流分析中的关键性技术,其分析结果是编译优化和程序变换的基础。在基于包含的指针分析算法研究的基础上,对 Narse 优先权约束评估算法中存在的冗余约束评估和优先权评估模型计算开销较大的问题进行分析,以指针的指向集更新信息确定约束评估的候选集,提出了基于指向更新的约束评估算法。采用约束语句间的解,引用依赖和标量依赖构建约束依赖图,通过依赖关系确定约束评估的优先权,提出了基于约束依赖图的优先权算法,简化了既有算法中复杂的优先权评估模型,进一步给出了优化后算法的整体框架。在基准测试集 SPEC 2000/SPEC 2006上进行实验,其结果表明,该算法与Narse优先权算法相比,在时间开销和存储开销上都有明显的性能提升。     

面向OpenMP自动并行化的代价模型

现有的OpenMP代价模型较为简单,既没有充分考虑OpenMP程序的执行细节,也无法适应不同的循环并行执行方式.针对上述问题,对最先进的产品级优化编译器Open64中已有的代价模型进行扩展,以单个并行候选循环为对象,建立一种用于OpenMP自动并行收益分析的代价模型.该模型在改进了Open64原有DOALL并行代价模型的基础上,又增加了DOACROSS流水并行代价模型和DSWP并行代价模型.实验结果表明,建立的代价模型能够较好地评估循环并行执行开销的趋势,为OpenMP自动并行化中的收益分析提供了有效的支持.     

类型转换语句的SLP发掘方法

多媒体技术的迅速发展使得越来越多的处理器集成了SIMD扩展,当前的编译器大多数都已实现了自动向量化功能。为了发掘迭代内并行,一些编译器在自动向量化模块中引入了SLP向量化方法。多媒体数据的密集存储和规则运算使得在处理多媒体数据时需要进行频繁的数据类型转换,而目前的SLP向量化方法对数据类型转换的处理能力还不完善。为了在存在大量数据类型转换语句的程序中发掘更多的SLP向量化机会,提出了一种类型转换语句的SLP发掘方法,它能够在SLP向量化框架下利用数据重组实现具有相同向量化因子和不同向量化因子的数据类型之间的转换。实验结果表明,该方法能够有效地对类型转换语句进行SLP向量化发掘,提高了程序的向量化执行效率。     

一种面向SIMD扩展部件的向量化统一架构

随着多媒体应用的普及和高性能计算的需求,越来越多的处理器集成了SIMD扩展。为了针对不同SIMD扩展部件自动生成高效的向量化代码,设计了一套虚拟向量指令集,在此基础上构建了一种面向SIMD扩展部件的向量化统一架构。将输入程序通过向量识别等阶段转变为虚拟向量指令的中间表示,而后通过向量长度解虚拟化和指令集解虚拟化,将其转变为特定SIMD部件的向量指令集。在申威1600、DSP和Alpha上的实验结果表明:统一架构能够针对3种平台自动变换出高效的向量化代码,在DSP上的加速比要明显优于其它两种平台。     

面向国产CPU SW-1600的向量重组

由于向量化重组指令比较复杂并且不同指令有不同的延迟,从而难以寻找一种统一高效的向量重组算法。对国产CPUSW-1600提供的移位和插入提取指令进行了分析,提出单独依靠移位或插入提取指令实现向量重组的最优算法,并综合这两类指令实现向量重组的高效算法。最后通过实验证明该算法可以较好地对程序进行向量化,对整型数据的加速比达到7.31,对复杂的双精度浮点型程序的加速比也达到1.83。     

编译低功耗优化技术的研究

低功耗技术越来越受到下一代微处理器系统和编译研究工作者的重视。一向认为是硬件研究内容的低功耗技术,事实上,在微处理器发展的今天,又展现出了一种新的潜在的开发空间和研究内容,那就是通过软件技术降低系统的功耗。这一部分潜力空间是仅通过硬件技术无法涉足的,只有通过软件方法来解决,但这种软件低功耗技术又很难强加给应用程序编写者。文章结合笔者在编译时低功耗优化技术的研究工作,对目前该方向的研究方法、编译策略和实现技术进行了论述和探讨。