面向opencl的mali gpu仿真器构建研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。面向OpenCL的MaliGPU仿真器构建研究　　摘要：针对嵌入式GPU通用计算的仿真器构建需求，通过对通用图形处理单元仿真器的计算核心、存储结构与MaliGPU的异同进行比较分析，首先建立面向OpenCL的MaliGPU仿真器的流程与结构，并设计计算单元数、寄存器数、最小并行粒度等GPU微体系结构参数的获取方法，在对GPGPU-sim进行修改和配置后，实现了对特定GPU架构的仿真器构建。

2、使用矩阵相乘、图像处理等OpenCL程序对仿真器的准确性进行测试，以程序在仿真器和硬件平台上的执行周期数差距作为评估依据。实验结果表明：对于测试程序集中优化前的OpenCL程序，其中70%的程序在两个平台上的运行周期数差距不超过30%；对于优化后的OpenCL程序，其中90%的程序的运行周期数差距不超过30%。由此证明，构建的GPU仿真器能够满足OpenCL程序的仿真与性能评估。　　关键词：图形处理器；OpenCL；微体系结构参数；仿真器　　中图分类号：TP391　　文献标志码：A　　文章编号：0253-987X02-0020-05为了充分发挥“教学点数字教育资源

3、全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　GPU通用计算技术将GPU与CPU组成异构计算平台，使得GPU不再局限于传统的图形计算，可以加快现有算法运行速率。嵌入式设备的GPU已经采用多核架构，使得利用嵌入式GPU进行通用计算成为新的研究方向和热点，例如ARM发布的MaliT6

4、系列GPU目前已支持OpenCL规范，对嵌入式平台的GPGPU开发环境产生了需求，因此本文构建了Mali系列GPU仿真器，以满足OpenCL程序的运行性能预测与程序优化。　　1嵌入式GPU仿真器的构建设计　　GPU的体系结构决定了OpenCL程序的执行方式，与嵌入式GPU的体系结构保持一致是仿真器的准确性的前提。本文以通用图形处理单元仿真器作为仿真器设计基础，对其进行修改，使其体系结构与MaliT-628一致，以完成仿真器的构建。　　仿真结构　　GPGPU～sim仿真器面向GPU通用计算，着色器模型采用统一渲染架构，由UBC大学Aamodt等于XX年发布，以NVI

5、DIA的GPU为模拟对象。GPGPU-sim提供了详细的配置参数，能够对着色器结构以及内存缓存结构进行详细模拟，并提供了OpenCL接口，支持对OpenCL程序的仿真。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　图1给出了GPGPU-sim的整体

6、结构。计算核心部分模拟了GPU的并行核心架构，每个核心都是一个单指令多线程架构。SIMT核心负责指令的执行，包括算术运算指令和数据存取指令。在SIMT核心中含有多个算术逻辑单元，所有的ALU执行相同的操作以实现并行化。GPGPU-sim的缓存体系模块包括位于核心内的一级缓存、本地内存和位于存储器的二级缓存、内存芯片4部分。计算核心与外部的存储器通过内部互联网络总线相连。　　系列GPU体系结构　　Mali系列GPU主要分为计算核心和存储结构两部分。　　存储结构部分由寄存器、一级缓存、二级缓存和系统内存4部分组成。在系统内存中划分出4块内存空间――私有内存、常量内存、

7、本地内存和全局内存，分别与OpenCL的内存模型相对应，其中私有内存和寄存器共同存储OpenCL的私有类型变量。　　仿真对象MaliT-628的计算核心内部包含一个矢量处理器和一个标量处理器，矢量处理器为128位的单指令多数据结构，标量处理器单周期内能够处理不大于32位的算术运算。图2给出了MaliGPU体系结构的抽象模型。　　对比图1和图2，可以看出GPGPU-sim的体系结构和嵌入式GPU体系架构相类似，GPGPU-sim中片上互联网络模块支持3种模式，不同模式对性能影响较小，因此本文对MaliT-628中互联网络模块部分不做研究，仿真时将其设为蝶形模式。GP

8、G-PU-