基于多核系统的程序优化技术的研究

发布时间：2020-08-12 13:43

【摘要】： 在多核CPU面世的这几年里,多核处理器得到了迅速的发展,从2005年的双核到现在的八十核,多核的出现促进了计算机硬件的高速发展,但真正要发挥多核的优势,还必须需要软件的支持才行,尤其是基于多核应用程序开发技术。但现在与多核环境相适应的应用软件开发技术的研究相对多核硬件还比较滞后,尤其是现在绝大部分的软件程序都是基于单核单线程或单核多线程开发的,导致性能在多核环境下得不到应有的提高,甚至出现性能下降的情况。所以如何设计和开发基于多核的软件应用程序,以充分发挥多核的计算优势来提升系统的性能,成为现阶段软件开发面临的主要问题。本文基于一个已有的软件程序(基于文本挖掘的分词处理程序CWP)为载体进行研究。首先,针对程序CWP中存在的运算量大、运行速度慢等问题,分析CWP的整体框架结构,并借助专业的性能测试工具得出程序CWP中的热点区域,然后对这些热点区域进行数据无关性分析,总结出具体可利用多线程进行并行优化的部分。其次,针对具体要优化的区域和多核编程中的关键技术,设计程序CWP的优化策略。对于可并行化的部分,本文主要采用多核多线程开发工具OPenMP中的编译指导指令#pragma omp来实现,并对实现和调试过程中出现的线程同步问题,负载均衡问题进行合理地解决。最后,对并行化后的CWP程序分别在双核和四核的环境下进行测试,实验结果证明,该优化使得程序运算的速度和整体性能都得到了很大的提高。本文在多核平台下结合并行程序设计理论,成功地对CWP进行了多线程并行优化,既节约了公司重新开发的成本,又有效地提升了系统的性能。验证了多核、平台和并行程序设计理论结合开发的优越性,具有重要的现实意义和使用价值,达到了研究目的。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP332
【图文】：

趋势图,多核,处理器,趋势

个PowerPC核心与8个协处理器构成的Cell微处理器已经正式PS3主机、医学影像处理、3D计算机绘图、影音多媒体等领域。在多核处理器的研制上，处于比较落后的状况，其中中科院计算多核处理器。浪潮、华硕、联想使用国外的核心，做出了自己的

多核,课程设计

图1一2关于多核方面的课程设计在Intel的支持下，清华大学、北京大学、上海交通大学、复旦大学和也已成立了英特尔多核技术实验室。在中国大学里可以直接体验英特核核心技术，为更多的多核研究者提供了技术和平台〔，目前，国内基于多核的研究领域主要集中在图形图像的处理，科学计包括在多核平台上的一些软件优化，并行模型和应用开发的研究。例《多核并行计算在视频服务中的研究及应用》是关于视频压缩方面的析MPEG一4标准中的压缩算法存在的并行性，进行优化，达到提高压缩。《基于多核cPu的并行体绘制算法应用研究》淤〕研究的是体绘制技术的并行机制并探讨其在多核CPU环境下的应用;并对图像空间进行任略，在双核微机平台上实现基于OPenMp的并行光线投射算法，具有一用价值和一定的扩展适用性。

并行模式,数据级

西安建筑科技大学硕士论文图2一8任务级并行模式(二)数据并行模式。除了可以将程序任务进行并行化之外，对于一些海量数据的处理分析，我们还可以将数据分成几个可并行操作的小数据集，然后分别在各个核上实现并行处理，最后将结果整合起来作为整体数据集的处理分析结果，这种方式称为数据并行化。如图2一9(a)所示，一个大的数据集仅仅在一个核上进行处理和运算，当核1在处理数据时，其它的三个CPU核都处在闲置状态，整个系统的运行效率很低。数据块云云汾吸份翰路路洲洲娥瞬然琳琳碑碑扮弟i概释释释释释释释释模模模模模模模模模模块处理理珊珊耕攀攀攀攀攀攀攀攀汾汾么防路份份阁阁防以防晰晰沼沼以防减称称输出结果襄豪蕊蕊图2一9(a)数据级并行模式根据数据进行分解，保证分块数据间没有相关性，这样各数据块可被独立处理。通常各数据块一般执行相同操作

【引证文献】