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异构多核上多级并行模型支持及性能优化

软件学报 2013年第12期24卷 2782-2796页

作者：李士刚胡长军王珏李建江北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 中国科学院计算机网络信息中心中国科学院超级计算中心北京100190

低功耗及廉价性使得异构多核在超级计算机计算资源中占有重要比例.然而,异构多核具有高带宽及松耦合一致性等特点,获得理想的存储及计算性能需要更多地考虑底层硬件细节.实现了一种针对典型的异构多核Cell BE处理器的多级并行模型CellM... 详细信息

低功耗及廉价性使得异构多核在超级计算机计算资源中占有重要比例.然而,异构多核具有高带宽及松耦合一致性等特点,获得理想的存储及计算性能需要更多地考虑底层硬件细节.实现了一种针对典型的异构多核Cell BE处理器的多级并行模型CellMLP,通过C语言扩展编译指导语句,实现了对数据并行、任务并行以及流水并行编程模型的支持,提高了并行程序生产率.运行支持优化方面,数据并行采用SPE并行数据传输、双缓冲等优化手段来提高数据传输带宽;任务并行使用一种新式混合任务队列以支持异步任务窃取,降低SPE线程间竞争,提高了任务并行的可扩展性;流水并行首次使用阻塞信号传输机制实现SPE线程间的低开销同步操作.实验对Stream,NAS Benchmark及BOTS等应用进行了测试,结果表明,CellMLP可对多种典型并行应用进行高效支持.与目前同类编程模型SARC及CellSs进行性能对比,其结果表明,CellMLP实际数据传输带宽以及非规则应用的支持方面具有明显优势.

关键词：异构多核数据并行任务并行流水并行非规则应用编译优化

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面向E级计算的功耗管理技术

计算机学报 2022年第7期45卷 1373-1383页

作者：高剑刚龚道永吴伟郑岩朱琪王飞郑方金利峰国家并行计算机工程技术研究中心北京100190

E级计算机的构建面临严峻的“功耗墙”问题.为了应对功耗挑战,本文面向神威E级系统提出了一套低功耗管理体系.该体系采用软硬件协同的多层次低功耗管理机制,主要技术包括高能效基础设施设计、低功耗编译优化和细粒度功耗运行时管理,在... 详细信息

E级计算机的构建面临严峻的“功耗墙”问题.为了应对功耗挑战,本文面向神威E级系统提出了一套低功耗管理体系.该体系采用软硬件协同的多层次低功耗管理机制,主要技术包括高能效基础设施设计、低功耗编译优化和细粒度功耗运行时管理,在系统功耗量化监测技术支撑下实现软硬件协同能耗控制集成,具有功能层次多、覆盖面广、节能效果明显的特点.本文基于神威E级原型超级计算机进行了系统验证,实验结果证明本文提出的低功耗管理体系能够显著降低系统功耗,并且可扩展性良好,在大规模系统中具有广泛的适应性,能够支撑E级计算机绿色运行.

关键词： E级计算机异构众核处理器功耗管理编译优化运行时优化

低能耗软件设计中的性能无损电压调度技术研究

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计算机研究与发展 2006年第6期43卷 1090-1096页

作者：雷霆李曦周学海中国科学技术大学计算机科学技术系合肥230026

合理地运用动态电压调整技术可以有效降低软件运行所需的能耗·从归纳分析电压调整特征入手,针对程序执行中存在电压调整特征差异的情况,提出了性能无损的低能耗电压调度问题·把该问题形式化为一个混合整数规划模型(MILP),提出了基于... 详细信息

合理地运用动态电压调整技术可以有效降低软件运行所需的能耗·从归纳分析电压调整特征入手,针对程序执行中存在电压调整特征差异的情况,提出了性能无损的低能耗电压调度问题·把该问题形式化为一个混合整数规划模型(MILP),提出了基于剖析结果的PGS算法和基于分析结果的ADS算法·实例分析表明所提出的方法能够有效实现性能无损的低能耗软件设计,模拟实验表明启发式算法可实现较好的近似解·

关键词：低能耗软件可变电压处理器编译优化电压调整特征

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一种高效的完全值编号算法

电子学报 2010年第2期38卷 416-421页

作者：聂久焘程旭王克义北京大学信息科学技术学院北京100871

值编号是一种重要的静态分析技术,广泛应用于优化编译器和程序验证工具.实际应用中的各种值编号算法在检测等值关系上都存在各种局限性.功能更加强大的能够检测全部Herbrand等值关系的完全值编号算法工作效率都十分低下而无法实用.我们... 详细信息

值编号是一种重要的静态分析技术,广泛应用于优化编译器和程序验证工具.实际应用中的各种值编号算法在检测等值关系上都存在各种局限性.功能更加强大的能够检测全部Herbrand等值关系的完全值编号算法工作效率都十分低下而无法实用.我们发现采用静态单赋值形式能够大幅提高完全值编号算法的性能.本文基于Her-brand等值关系给出了静态单赋值形式的程序中值编号的一般定义,建立了值编号和Herbrand等值关系的对应关系.基于该定义,判断两个表达式之间的Herbrand等值关系等价于判断该两个表达式的值编号是否相同.之后给出了用于计算这种值编号的新的完全值编号算法.我们在GCC中实现了该算法并利用别名信息使其能够检测访存语句间的等值关系.基于新算法的部分冗余优化比GCC中原有算法消除了更多的动态冗余计算.

关键词：值编号编译优化 Herbrand等值关系冗余消除

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软件流水的低功耗编译技术研究

软件学报 2003年第8期14卷 1357-1363页

作者：赵荣彩唐志敏张兆庆 Guang R.Gao 信息工程大学计算机科学与技术系河南郑州450002 中国科学院计算技术研究所北京100080 特拉华大学电子与计算机工程系

对具有可动态独立调整运行频率/电压的多功能部件配置结构M,基于全局调度的循环依赖关系,使用ILP形式化框架,研究了对给定循环L进行动态频率/电压调整的低功耗软件流水调度的编译优化技术,提出了一种合理而有效的低功耗最优化软件流水... 详细信息

对具有可动态独立调整运行频率/电压的多功能部件配置结构M,基于全局调度的循环依赖关系,使用ILP形式化框架,研究了对给定循环L进行动态频率/电压调整的低功耗软件流水调度的编译优化技术,提出了一种合理而有效的低功耗最优化软件流水调度方法,使其在运行时保持性能不变而消耗的功耗/能量最小。

关键词：软件流水低功耗编译优化动态频率调整并行处理

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基于结构化函数签名的二进制补丁分析

计算机工程 2006年第14期32卷 43-45页

作者：曾鸣赵荣彩王小芹姚京松中国人民解放军信息工程大学计算机科学与技术系郑州450002 清华大学计算机科学与技术系北京100084

软件系统通常通过打补丁的方式来完善安全性或者补充功能。如何通过对补丁二进制代码进行逆向分析,揭示补丁前后应用程序间的差异信息,是信息安全领域的一个研究热点,在病毒变种分析、漏洞利用方面有重要意义。该文给出了一种利用结构... 详细信息

软件系统通常通过打补丁的方式来完善安全性或者补充功能。如何通过对补丁二进制代码进行逆向分析,揭示补丁前后应用程序间的差异信息,是信息安全领域的一个研究热点,在病毒变种分析、漏洞利用方面有重要意义。该文给出了一种利用结构化函数签名进行二进制补丁分析的方法,描述了其实现框架,并讨论了编译器优化策略对二进制补丁分析的影响及消除的方法。

关键词：补丁分析逆向工程安全漏洞编译优化 IDA

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一种基于子结构分析的基本块重排算法

软件学报 2008年第7期19卷 1603-1612页

作者：刘先华杨阳张吉豫程旭北京大学计算机科学技术系北京100871

基本块重排是一类通过重新排布基本块在存储中的位置,以减少转移开销和指令cache失效率的编译优化技术.介绍了一种基于子结构分析的基本块重排算法.该算法通过统计剖视信息中控制流图的边执行频率,基于处理器转移预测策略构建转移开销... 详细信息

基本块重排是一类通过重新排布基本块在存储中的位置,以减少转移开销和指令cache失效率的编译优化技术.介绍了一种基于子结构分析的基本块重排算法.该算法通过统计剖视信息中控制流图的边执行频率,基于处理器转移预测策略构建转移开销模型和基本块排布收益模型.算法采用局部子结构优化的策略,改善基本块在存储中的排列顺序,从而减少转移开销,并提高指令cache的使用率,改善程序的总体性能.在UniCore处理器平台上进行了实验.实验结果表明,与其他基本块重排算法相比,该基本块重排算法在更大程度上减少转移开销和指令cache失效率的同时,其时间复杂度保持为O(n×logn).

关键词：基本块重排子结构分析编译优化

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用于低功耗编译的SPM部件功耗模型研究

电子与信息学报 2009年第4期31卷 963-967页

作者：蒋湘涛胡志刚贺建飚中南大学信息科学与工程学院长沙410083

为了获得SPM(Scratch-Pad Memory)部件最佳的使用效果,需要合适的SPM性能和功耗模型来指导编译优化过程。现有的功耗模型只提供SPM部件的平均访问功耗,没有反映电路实际功耗随电路不同输入而改变的特征,限制了更进一步的优化。该文提出... 详细信息

为了获得SPM(Scratch-Pad Memory)部件最佳的使用效果,需要合适的SPM性能和功耗模型来指导编译优化过程。现有的功耗模型只提供SPM部件的平均访问功耗,没有反映电路实际功耗随电路不同输入而改变的特征,限制了更进一步的优化。该文提出依照电路结构生成SPM部件的基本功耗模型,并使用程序运行时信息生成模型中的参数因子,用来反映不同应用程序运行时电路的实际活跃度。实验结果表明,该功耗模型测量的能耗值在总体上与现有基于统计方法生成的功耗模型结果相一致,同时能反映不同应用程序访问SPM部件时的功耗差异,对编译器优化SPM部件的访问方式具有重要的指导意义。

关键词： SPM 低功耗编译优化功耗模型

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一个由编译器控制的Cache替换策略

计算机工程 2006年第8期32卷 102-104页

作者：杜红燕田兴彦田新华长沙大学计算机科学与工程系长沙410003 国防科学技术大学计算机学院长沙410073

由于Cache污染问题,传统的仅由硬件控制的Cache替换策略不能得到令人满意的Cache利用率。为解决该问题,EPIC引入了Cache提示以辅助控制Cache替换。文章提出了一个由编译器辅助控制的Cache替换策略:最优Cache划分(OCP)。OCP Cache替换策... 详细信息

由于Cache污染问题,传统的仅由硬件控制的Cache替换策略不能得到令人满意的Cache利用率。为解决该问题,EPIC引入了Cache提示以辅助控制Cache替换。文章提出了一个由编译器辅助控制的Cache替换策略:最优Cache划分(OCP)。OCP Cache替换策略简化了Cache行为和Cache失效分析方法。实验结果表明,OCP Cache替换策略能有效地降低Cache失效率。

关键词： Cache提示 Cache行为分析编译优化