基于llvm的异构编译优化方法分析

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1、computingthedependencyinkernel．Soitonlyneedtoconsiderthenon-loopdependencywhenputtingtheloadinstructionandstoreinstructionoutsidetheloopintheOpenCLmodel．Finally,thispapergivestheexperiment．ThisexperimentcallimprovethespeedofOpenCLeffectivelyinmostofsceneundertheLLVM(LowLevelV'trtualMachi

2、ne)platform．Itachievedaimpressiveimprovementthaneverbefore．KEYWORDS：OpenCL；CompilationOptimization；LLVM；GPU目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．IIIABSTl认cT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．IV第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1选题背景与研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2CPU与GPU的特点分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．30penCL程序模型简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．4国内外GPU通用计算优化编译的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。81．5本课题的研究内容和创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯lO1．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．12第二章依赖分析与循环不变外提算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．1依赖分析简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。132．1．1依赖分析的重要定理及其相关定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯152．1．2依赖分析的用例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯172．2数据流分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．192．2．1数据流分析的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯192．2．2定值．使用㈨链与使用定值(ud)链⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯202．3循环不变代码外提⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。212．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一24第三章系统设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯263．1程序模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．263．2运行时监测系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．293．3编译优化算法概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。343．4OpenCL归纳变量分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。363．5循环不变代码外提算法扩展⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。393．6可外提代码的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．443．7运行代码的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．453．8实验环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。463．9实验分析与结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。463．10本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．48第四章结论及展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．494．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。494．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯494．3本章小结⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．50致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51参教献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．52在学期间发表的论著及取得的科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57第一章绪论1．1选题背景与研究意义随着电子工业的不断发展，多核乃至众核处理器的迅速普及，计算机硬件体系结构日趋复杂，以前底层的技术细节越来越多的暴露在了系统层面。如果要充分的发挥硬件提升带来的高效运算能力，一方面需要程序设计者具备相关的专业知识，另一方面更需要编译程序自动完成相应的优化工作，并尽量隐藏底层硬件的复杂性。众所周知，开发一个性能良

7、好的并行软件，首先要选择合适的并行程序语言和环境，这关系到程序的生产效率、运行性能和可移植性等重要方面。在异构并行体系架构出现之前，工业界普遍公认的并行程序设计标准是支持分布式存储并行的MPI和支持共享存储并行的OpenMP。随着GPGPUtl'42】在超级计算环境中的日渐普及，加之它在若干应用领域所表现出的优秀的功耗比和性价比优势，越来越多的开发人员开始关注GPGPU的并行程序设计问题，迫切希望工业界尽快制定一个统一的为厂商和用户普遍接受的GPGPU并行编程语言和环境，以降低用户的开发成本和学习成本，确保程序在不同厂家提供的异构加速部件