可重构处理器编译系统中循环优化关键技术研究

发布时间：2021-11-07 06:39

　　可重构处理器同时具有通用处理器的高灵活性和专用集成电路的高能量效率。根据阵列互连形式的不同,可重构处理器主要分为一维互连可重构处理器和二维互连可重构处理器。计算密集型应用经常被映射到可重构处理器上面进行加速。这些计算密集型应用中,程序的大部分的执行时间都集中在少量的循环代码处。因此,可重构处理器上循环映射优化对于提升计算密集型应用的执行性能具有重要意义。由于可重构处理器上特殊的硬件结构以及循环程序中语句复杂的依赖关系,可重构处理器上的循环映射也存在着挑战。为了提高循环在可重构处理器上的执行性能,本论文针对两类典型的可重构处理器（一维互连可重构处理器和二维互连可重构处理器）分别提出了两类基于多面体模型的循环映射方法。论文主要从两个大的方面来优化可重构处理器上的循环映射,分别是面向一维互连可重构处理器的循环空间映射方法和面向二维互连可重构处理器的循环时域映射方法。在循环空间映射方法中,我们通过对影响可重构处理器执行性能的关键因素的分析和多面体模型理论,建立了一个能够综合反映可重构处理器执行特点并包含循环变换参数的性能模型。进一步地,我们建立了一个面向可重构处理器的循环空间映射的优化问题,并... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 可重构计算
        1.1.2 可重构处理器编译技术
        1.1.3 可重构处理器上的循环优化的重要性
        1.1.4 可重构处理器上的循环优化的挑战
    1.2 本论文的研究范围
    1.3 国内外研究现状及发展趋势
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
        1.3.3 可重构处理器上循环优化的趋势
    1.4 论文的研究内容与组织结构
第2章 可重构处理器硬件特征分析及典型映射方法
    2.1 可重构处理器硬件特征
        2.1.1 数据访存机制
        2.1.2 PE互连机制
        2.1.3 配置机制
        2.1.4 总结
    2.2 典型映射方式
        2.2.1 空间映射与时域映射
        2.2.2 可重构处理器编译流程
    2.3 本章小结
第3章 循环优化理论
    3.1 数学超平面和多面体
    3.2 多面体模型
        3.2.1 迭代域
        3.2.2 访存函数
        3.2.3 依赖多面体
        3.2.4 仿射变换
    3.3 软件流水
    3.4 本章小结
第4章 基于多面体模型的循环空间映射方法
    4.1 本章引论
    4.2 可重构处理器性能评估模型
    4.3 循环空间映射优化问题建立
        4.3.1 基本思路
        4.3.2 二维嵌套循环的性能模型
        4.3.3 多维嵌套循环空间映射优化问题建立
    4.4 问题求解与方法流程
        4.4.1 求解思路
        4.4.2 方法流程
    4.5 实验与分析
        4.5.1 实验设置
        4.5.2 总体性能比较
        4.5.3 编译时间
    4.6 本章小结
第5章 基于迭代级仿射变换的软件流水方法
    5.1 本章引论
    5.2 研究动机
        5.2.1 PE利用率的提升
        5.2.2 存储器访存代价的降低
    5.3 循环时域映射优化问题建立
        5.3.1 基本思路
        5.3.2 循环时域映射优化问题建立
    5.4 问题求解与方法流程
        5.4.1 NLET?序列生成
        5.4.2 整体流程
    5.5 实验与分析
        5.5.1 实验设置
        5.5.2 实例展示
        5.5.3 总体执行时间的比较
        5.5.4 PE利用率比较
        5.5.5 存储访存代价比较
        5.5.6 不同阵列规模的影响
        5.5.7 编译时间
    5.6 本章小结
第6章 基于算子级仿射变换的循环流水方法
    6.1 本章引论
    6.2 研究动机
    6.3 问题建模
        6.3.1 算子级仿射变换和循环软件流水
        6.3.2 总体执行时间建模
    6.4 问题求解
    6.5 实验与分析
        6.5.1 实验设置
        6.5.2 TECK有效性验证
        6.5.3 性能提升
        6.5.4 存储访问代价对比
        6.5.5 编译时间对比
    6.6 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 论文工作总结
    7.2 未来工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可重构处理器的并行优化算法[J]. 刘石柱,尹首一,殷崇勇,刘雷波,魏少军.  计算机工程. 2012(21)
[2]可重构媒体处理器配置信息优化生成技术[J]. 殷崇勇,尹首一,魏少军.  吉林大学学报(工学版). 2012(04)
[3]可重构媒体处理器任务编译器的前端设计[J]. 殷崇勇,尹首一,刘雷波,杨超,朱敏,魏少军.  北京邮电大学学报. 2011(03)
[4]MPP系统芯片体系结构技术的发展[J]. 沈绪榜.  中国科学（E辑:信息科学）. 2008(06)
[5]系统集成芯片设计的若干关键技术[J]. 魏少军.  中国科学（E辑:信息科学）. 2008(06)

博士论文
[1]可重构计算相关技术研究[D]. 孙康.浙江大学 2007
[2]可重构计算系统中软硬件代码划分技术研究[D]. 沈英哲.中国科学技术大学 2007
[3]可重构计算系统体系结构研究与实现[D]. 罗赛.中国科学技术大学 2006

硕士论文
[1]粗粒度可重构计算系统中算法映射的研究与设计[D]. 谢雳.上海交通大学 2011
[2]粗粒度可重构阵列处理器编译工具研究[D]. 左艳辉.国防科学技术大学 2008



本文编号：3481361