面向MIC平臺(tái)的OpenACC實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、異構(gòu)計(jì)算以其較高的峰值性能和較低的能耗成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。隨著GPU在通用計(jì)算領(lǐng)域的成功，Intel也推出了基于Intel Architecture(IA)架構(gòu)的MIC(Many Integrated Core)協(xié)處理器，其第二代產(chǎn)品Xeon Phi已經(jīng)成功部署在天河二號(hào)系統(tǒng)上。然而，異構(gòu)系統(tǒng)的編程困難問(wèn)題和性能優(yōu)化問(wèn)題在異構(gòu)計(jì)算興起時(shí)一直都是限制其推廣和應(yīng)用的障礙。近年來(lái)，OpenACC等采用編譯指導(dǎo)的異構(gòu)編程方法成為解決異構(gòu)編程問(wèn)題

2、的重要途徑，與CUDA等復(fù)雜的異構(gòu)編程方法相比，程序員只需在串行程序中插入指導(dǎo)命令就可以使其在異構(gòu)系統(tǒng)上高效的編譯運(yùn)行。目前，在MIC上還沒(méi)有OpenACC的實(shí)現(xiàn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了OpenACC到Offload的映射模型。本文分析了基于指導(dǎo)命令的異構(gòu)編程的三個(gè)要素，即任務(wù)管理、并行描述和數(shù)據(jù)管理。并從這幾個(gè)方面逐一分析了OpenACC的指導(dǎo)命令與Offload接口的映射關(guān)系，并給出了源到源轉(zhuǎn)換方法；同時(shí)通過(guò)對(duì)比O

3、penACC特點(diǎn)和MIC結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析了映射轉(zhuǎn)換效率。為OpenACC到Offload的轉(zhuǎn)換及優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。⑵根據(jù)映射效率問(wèn)題和MIC特點(diǎn)，提出了具體的優(yōu)化方法。主要包括任務(wù)劃分優(yōu)化、向量化優(yōu)化；同時(shí)由于在MIC上大量線程的開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于SIMD的可擴(kuò)展組合樹(shù)同步算法。⑶實(shí)現(xiàn)了OpenACC源程序到Offload源程序的自動(dòng)轉(zhuǎn)換編譯框架。采用模塊化設(shè)計(jì)，編譯框架前端模塊將 OpenACC源程序轉(zhuǎn)換為中間表示，經(jīng)過(guò)