基于SUIF平台的程序自动并行化辅助系统研究

【摘要】随着科学技术的不断发展，各个学科的计算量不断增大，一个基本的计算程序，串行执行动辄需要几个小时甚至几天的计算时间，这使得并行计算的研究和发展更有意义。近年来，吉林省计算中心不断对硬件基础设施进行更新，旨在建设一个规模为50万亿次/秒、存储达到100TB的高性能计算平台。然而高性能计算中心的使用者通常不是计算机学科的科研人员，他们不具备编写具有并行计算能力的程序，只能够将自己的算法和计算过程串行的实现。这极大的耽误了他们的科研进度，同时也对计算中心的优秀资源造成了浪费。因此，程序自动并行化研究有现实意义。SUIF是由斯坦福大学研发的一个程序分析平台，可以输入C串行程序，通过程序分析，转化生成并行C程序，然而C语言并行程序不具有良好的可扩展性，面向不同的计算节点，需要改变程序来适应不同的内核数。吉林省计算中心有130个刀片节点，8个胖节点，会根据程序的申请分配相应的计算节点。基于这一现状，本文提出了一个共享存储计算机程序自动并行化系统，该系统可以以串行的C程序作为输入，通过程序分析处理，生成包含OpenMP并行编译指导语句的并行程序。OpenMP并行编译指导语句可以是程序在多处理器共享存储计算机上并行执行，由于OpenMP使用统一的规范准则，不受操作系统API限制，可以动态的创建和调整处理器的线程数，具有良好的可扩展性和可移植性，可以自适应不同计算节点的内核数。本文根据吉林省计算中心的实际情况，在SUIF程序分析平台的基础上，提出了一个OpenMP并行程序自动生成的系统。本文的主要工作如下：1对程序自动并行化技术进行研究，其中包括程序中间表示技术、SUIF抽象语法树、OpenMP并行编译指导语句以及程序相关系分析。深入研究程序相关性测试方法，包括广义GCD法、边界测试法、不等式测试法及精确测试法。2对程序并行化效率进行研究，分析影响程序并行加速比的额外开销，包括存储器访问、负载均衡和并行控制，并根据分析结果选择本系统选择并行加速比最佳的中粒度并行计算模型。3根据系统的实现目标对系统进行设计，在SUIF对源程序进行中间表示和相关性分析的基础上，获取SUIF的依赖分析结果，并对结果进行并行化处理，插入OpenMP并行编译指导语句，并最终得到OpenMP并行程序。4根据系统的设计对系统进行了实现，并且通过实验验证程序的准确性和加速比，并且与C并行程序进行比对，结果显示本系统生成的OpenMP并行程序具有良好的可扩展性和可移植性。
【作者】孙尧；
【导师】房至一；
【作者基本信息】吉林大学，计算机系统结构，2014，硕士
【关键词】并行计算；共享存储；自动并行化；OpenMp；SUIF；

【参考文献】
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