[发明专利]一种用于众核系统的数据相关性线程分组映射方法

摘要

本发明公开了一种用于众核系统的线程数据相关性分组映射方法，该方法通过计算数据重用距离分析应用程序线程内部数据局部性，用线程相关性矩阵度量不同线程间的数据相关性；根据应用程序的数据相关性及众核处理器架构特点，利用最小生成树将应用线程分为能反映不同线程数据相关性逻辑组。最终实现线程到具体处理器不同处理核硬件线程的合理映射，降低线程间共享存储访问冲突，减少额外传输开销，为充分利用众核系统计算资源，提升程序计算性能提供了一个有效的解决方法。

主权项

1.一种用于众核系统的线程数据相关性分组映射方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据运行平台所支持的最大硬件线程数，采用均匀分配的方法将应用程序划分为相应数量的应用线程；2)并行统计每个线程的存储访问数据，采用将访问数据插入平衡二叉树的方式，在插入数据结点的同时计算数据重用距离，并将相应数据重用信息记录在对应的数据结点内；线程数据重用距离指相同访问数据最近两次访问间隔内不同访问数据的个数；3)遍历生成的平衡二叉树，计算反映整个线程数据局部性的线程平均数据重用距离；4)根据线程平均数据重用距离，标识出不同线程的局部性模式，不同的局部性模式反映不同线程内部数据局部性特点；数据局部性模式定义如下：DSP：RD_j<D_min，该模式为数据共享模式，数据重用距离RD_j小于阈值D_min线程所访问数据的时间局部性好；DIP：RD_j>D_max，该模式为数据无关模式，数据重用距离RD_j大于阈值D_max,线程所访问数据的时间局部性差，数据之间相互独立，无数据相关性；DDP：D_min≤RD_j≤D_max，该模式为数据相关模式，数据重用距离RD_j介于阈值D_min与D_max之间，线程所访问数据之间存在数据依赖关系；其中D_min及D_max为反映不同数据访存特点的数据重用距离阈值；5)以线程数据局部性模式为依据，将线程归并为不同的模式类；统计同一模式类内不同线程间相同数据的访问量，用线程相关性矩阵Affinity Matrix度量不同线程之间的数据相关性；线程相关性矩阵反映了不同线程间的数据共享特性，矩阵行和列标分别代表不同的线程ID，矩阵中的每个元素值代表对应行列所指线程间的数据共享量；6)将相关性矩阵转化成能直观反映线程之间局部性的相关性图AffinityGraph；7)将线程相关性图和具体的硬件运行平台存储层次架构图相结合，将线程相关性图分解成K棵子树，实现将具有高数据共享的线程划分到同一个线程组内，将具有较强数据访问争用关系的线程划分到不同的线程组内；8)根据众核处理器架构特点，通过静态绑定线程组到处理核的方法，实现应用线程到众核处理器处理核不同硬件线程的映射；具体映射方法为：8‑1)将同一线程组中的应用线程尽量分配到同一个处理核的不同硬件线程之上；如果该处理核线程已经全部分配，则将应用线程分配到相邻处理核的硬件线程之上；8‑2)将不同线程组中的应用线程分配到不同处理核的硬件线程之上，使无共享数据的线程分散到具有独立cache空间的不同处理核。