[發(fā)明專利]基于循環(huán)段的眾核程序重構方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910910103.4
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN112559032B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 徐金秀;何香;陳鑫;劉鑫;李芳;孫唯哲;郭恒;徐占;趙朋朋
• 申請（專利權）人: 無錫江南計算技術研究所
• 主分類號: G06F8/72
• 分類號: G06F8/72;G06F8/41;G06F8/76;G06F9/30;G06F9/448
• 代理公司: 蘇州科旭知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32697
• 代理人: 王健

1.一種基于循環(huán)段的眾核程序重構方法，其特征在于：包括基于循環(huán)段拆分的重構方法和基于循環(huán)段合并的重構方法，其中，所述基于循環(huán)段拆分的重構方法包括基于主從協(xié)同任務的循環(huán)段拆分和基于空間壓縮的循環(huán)段拆分，所述基于循環(huán)段合并的重構方法包括基于循環(huán)結構的循環(huán)段合并和基于增加循環(huán)量的循環(huán)段合并；

基于主從協(xié)同任務的循環(huán)段拆分的眾核程序重構方法包括以下步驟：

S11、利用性能分析工具或打印輸出信息，分析程序運行時的多個時間熱點函數(shù)，找出各個時間熱點函數(shù)中最耗時循環(huán)段；

S12、對于S11中找出的各個循環(huán)段，若同時滿足條件1：即循環(huán)邊界起始條件為1，終止條件為end和條件2：即循環(huán)段內計算根據(jù)循環(huán)控制變量的不同取值分別調用循環(huán)段內相互獨立的子任務sub_a、sub_b、sub_c，則執(zhí)行S13；若不滿足條件2，則循環(huán)段任務由從核完成，執(zhí)行S15；

S13、對各子任務特性和相關性進行分析，若子任務sub_a、sub_c的計算量小、輸出量大、通信量大，而子任務sub_b計算量大、輸出信息少、通信量少，同時3個子任務不具有相關性，則將循環(huán)段按照各個子任務的循環(huán)邊界取值范圍進行拆分，拆分為3個新的循環(huán)段；若子任務相互之間具有相關性，循環(huán)段不進行拆分，循環(huán)段任務由從核完成，執(zhí)行S15；

S14、針對S13中新拆分的循環(huán)段，含子任務sub_a、sub_c的循環(huán)段直接由主核完成；含子任務sub_b循環(huán)段由從核完成；

S15、針對從核完成任務的循環(huán)段，直接使用編譯指示進行眾核加速并行；

基于空間壓縮的循環(huán)段拆分的眾核程序重構方法包括以下步驟：

S21、利用性能分析工具或打印輸出信息，分析程序運行時的多個時間熱點函數(shù)，找出各個時間熱點函數(shù)中最耗時循環(huán)段；

S22、對于S21中找出的各個循環(huán)段，若同時滿足條件1：即循環(huán)邊界起始條件為begin，終止條件為end和條件2：即循環(huán)段內依次調用多個子任務sub_A1（arrA1，arrB1，arrC1）、sub_A2（arrA2，arrB2，arrC2）、sub_A3（arrA3，arrB3，arrC3），則執(zhí)行S23；若不滿足條件2，則循環(huán)段任務由從核完成，執(zhí)行S25；

S23、對循環(huán)段內各個子任務的數(shù)據(jù)變量進行數(shù)據(jù)相關性分析，若子任務數(shù)據(jù)變量相互具有數(shù)據(jù)依賴性，則循環(huán)段任務由從核完成，執(zhí)行S25；若其中某子任務與其它子任務不存在數(shù)據(jù)相關性，且該子任務的數(shù)據(jù)變量規(guī)模大，超過從核的數(shù)據(jù)存儲空間上限，則對循環(huán)段進行拆分，使數(shù)據(jù)變量規(guī)模大的子任務獨立成為新的循環(huán)段；

S24、針對S23中拆分出來的數(shù)據(jù)變量規(guī)模大的新循環(huán)段，分析子任務中的數(shù)據(jù)變量，對子任務及相關的數(shù)據(jù)變量進行拆分，子任務拆分之后形成多個子孫任務，同時將循環(huán)段的循環(huán)條件內移到拆分后的子孫任務，各個子孫任務循環(huán)段和S23中拆分出來的數(shù)據(jù)變量規(guī)模小的循環(huán)段均由從核完成；

S25、針對從核完成任務的循環(huán)段，直接使用編譯指示進行眾核加速并行；

基于循環(huán)結構的循環(huán)段合并的眾核程序重構方法包括以下步驟：

S31、利用性能分析工具或打印輸出信息，分析程序運行時的多個時間熱點函數(shù)，找出各個時間熱點函數(shù)中最耗時循環(huán)段；

S32、若某時間熱點函數(shù)中有多個循環(huán)段滿足如下條件：循環(huán)邊界相同，起始條件均為begin，終止條件均為end，則多個循環(huán)段分別調用子任務sub_A3_B1、sub_A3_B2、sub_A3_B3，執(zhí)行S33；若多個循環(huán)段的循環(huán)邊界不相同，多個循環(huán)段均由從核完成，執(zhí)行S34；

S33、分析S32中各個循環(huán)段中的子任務計算變量的數(shù)據(jù)規(guī)模，若其中某些子任務的計算變量數(shù)據(jù)規(guī)模小，低于從核數(shù)據(jù)存儲空間的大小，則合并這些子任務的循環(huán)段為一個新循環(huán)段，執(zhí)行S34；

S34、針對從核完成任務的循環(huán)段，直接使用編譯指示進行眾核加速并行；

基于增加循環(huán)量的循環(huán)段合并的眾核程序重構方法包括以下步驟：

S41、利用性能分析工具或打印輸出信息，分析程序運行時的多個時間熱點函數(shù)，找出各個時間熱點函數(shù)中最耗時循環(huán)段；

S42、針對各個時間熱點函數(shù)中的最耗時循環(huán)段，逐一進行分析，首先考慮某個循環(huán)段的第一重循環(huán)，若第一重循環(huán)的循環(huán)量遠小于從核數(shù)量，執(zhí)行S43；若第一重循環(huán)的循環(huán)量遠大于從核數(shù)量，循環(huán)段由從核完成，執(zhí)行S47；

S43、當?shù)谝恢匮h(huán)的循環(huán)量較小，且循環(huán)段內存在多個多重循環(huán)，則進一步分析第二重循環(huán)；若其中某些第二重循環(huán)的循環(huán)邊界相同，進行增加循環(huán)量的程序重構，執(zhí)行S44；若其中某些第二重循環(huán)的循環(huán)邊界不相同，執(zhí)行S46；若循環(huán)段內不存在多重循環(huán)，循環(huán)段由從核完成，執(zhí)行S47；

S44、將所有第二重循環(huán)邊界相同的子任務從原始循環(huán)段拆分出來，然后將拆分出來的子任務進行合并，形成一個新的二重循環(huán)段，執(zhí)行S45；

S45、將新的二重循環(huán)段合并為一個新的一重循環(huán)段，其中，新的一重循環(huán)段的循環(huán)下界值為新的二重循環(huán)段中下限值的最小值；新的一重循環(huán)段的循環(huán)上限值為新的二重循環(huán)段中第一重循環(huán)的循環(huán)上限值和第二重循環(huán)的循環(huán)上限值的乘積；新的一重循環(huán)段任務由從核完成，執(zhí)行S47；

S46、將第二重循環(huán)邊界不相同的子任務從原始循環(huán)段拆分出來，形成新的二重循環(huán)段，執(zhí)行S45；

S47、針對從核完成任務的循環(huán)段，直接使用編譯指示進行眾核加速并行，該時間熱點函數(shù)任務結束。