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MIC平台上的并行散列函数库的研究与应用

MIC平台上的并行散列函数库的研究与应用

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作者：刘国波华南理工大学

学位级别：硕士

近几年Intel公司推出了基于MIC(Many Integrated Cores)架构的Xeon Phi高性能协处理器,是一个提供高并行度的解决方案。MIC中的计算核心基于传统的x86架构,其硬件底层原理类似于CPU,因此应用程序的开发不必拘泥于硬件限制,而是更贴近于... 详细信息

近几年Intel公司推出了基于MIC(Many Integrated Cores)架构的Xeon Phi高性能协处理器,是一个提供高并行度的解决方案。MIC中的计算核心基于传统的x86架构,其硬件底层原理类似于CPU,因此应用程序的开发不必拘泥于硬件限制,而是更贴近于传统程序的编写方式,在编程简易性上具有非常大的优势。通过利用MIC协处理器强大的计算能力可以提高应用系统的计算性能,研究CPU+MIC异构系统的实际应用具有非常重大的意义。本文重点讨论基于MIC集群的口令搜索系统中计算节点的并行散列函数库的研究与应用。通过研究MIC体系结构的特性,对常见散列算法和计算节点的组成结构进行分析研究,提出散列算法的统一处理流程,设计并实现一个通用的并行散列函数库。并行散列函数库主要包括三个组成部分,公共函数库、基础并行散列计算库、复杂并行散列计算库。通过函数库,不仅可以减少对常见散列算法的开发成本,还可以通过采用优化技术进一步提高系统的计算性能。优化技术主要包括KNC向量化指令优化,主机端与设备端负载均衡优化,散列值比较优化,增加并行粒度等。例如,通过采用knights corner内嵌原语编写散列函数可以充分发挥MIC计算核心中VPU单元的计算能力,通过将明文空间分解为通用字段空间和星字段空间可以解决主机端与设备端的负载均衡问题,还有通过散列值树可以减少散列值的比较操作。本文最后通过几种常见散列算法,如SHA1、MD5和WPA/WPA2-PSK身份认证算法,验证了并行散列函数库的可用性和实用性,接下来可以考虑进一步扩充并行散列计算库,也可以对并行散列计算库中已有的散列函数进行进一步的优化。

关键词： MIC 并行散列函数库 knights corner内嵌原语 VPU WPA/WPA2-PSK

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