基于OpenMP的热点级猜测并行化编译研究

摘要

随着多核处理器的发展，并行化编译技术，特别是循环体的并行化编译技术，越来越受到重视。TLS(Thread level speculation)编译，即猜测并行化编译，可将原来顺序运行的程序并行化。但由于猜测数据的不确定性引起的数据管理开销过大，以及猜测线程失败引起的线程回滚开销，使得并行后的性能提升有限。另外一方面，并行编程对于普通程序开发者难度过大，需要了解底层硬件相关知识并考虑并行分配以及软硬件开销问题，使得并行编程并不能广泛使用。本文针对TLS编译中数据管理和线程回滚开销过大以及并行编程的问题，提出了基于OpenMP的热点级猜测并行化编译框架。基于OpenMP的热点级并行化编译框架标记能有效并行化的循环体为热点循环体，采用对最高层次热点循环体进行更激进的并行化的方式提高性能，而对非热点循环体采用保守的顺序执行以减少开销。基于OpenMP的热点级并行化编译框架基于OpenMP并行编程接口，有利于程序开发者提高并行编程效率。实验表明，使用基于OpenMP的热点级并行化编译框架，可以提高实验程序20％的执行效率。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究现状

1．3 设计流程

1．4 论文结构

2 OpenMP架构

2．1 OpenMP简介

2．2 OpenMP编程模型

2．3 OpenMP指导语法

2．2．1 线程创建

2．2．2 任务共享

2．2．3 OpenMP子句

2．2．4 用户级运行时库

2．2．5 环境变量

2．4 OpenMP编译器中的实现和优缺点比较

2．5 OpenMP性能和测试用例

2．6 本章小结

3 TLS编译技术

3．1 TLS技术介绍

3．2 TLS设计选择

3．2．1 并行控制方式

3．2．2 数据版本管理方式

3．2．3 冲突检测方式

3．3 典型TLS系统介绍

3．3．1 Hydra CMP

3．3．2 STAMPede

3．4 现有TLS实现比较

3．5 本章小结

4 基于OpenMP的热点级TLS实现

4．1 OpenMP speculative子句实现

4．1．2 Speculative子句功能

4．1．2 Speculative子句实现

4．2 热点级TLS实现

4．2．1 热点判断机制实现

4．2．2 动态执行机制实现

4．2．3 执行时流

4．3 本章小结

5 性能测试与分析

6．总结与展望

6．1 论文总结

6．2 展望

参考文献

作者简历