多媒体应用程序子字并行自动识别关键技术研究

摘要

多媒体信息的大量涌现要求现代计算机必然具备卓越的多媒体处理能力，多媒体应用程序的一个最突出的特点就是其内在的并行性，要求同时对多个数据单元进行相同的规则操作，这种并行性称为子字并行。为了有效挖掘和利用并行，当前大多数体系结构设计都对指令集进行了多媒体指令的扩展，以实现子字并行操作，但如何让编译器产生有效的并行代码，如何从普通的串行C程序中识别出子字并行指令，是一个前沿性的研究课题。 本文对多媒体应用程序子字并行自动识别技术进行了研究。首先研究了模拟器SimpleScalar组成结构和模拟流程并加以改进，在此基础上对多媒体应用程序MediaBench及其中的13个代表性应用程序进行了特征分析，从宏观角度对典型多媒体应用程序MediaBench进行了测试，充分研究了典型的多媒体应用程序中可挖掘的并行性。接着对应用程序MPEG—4和EPIC进行了关键函数和核心循环的提取与分析，从微观的角度深入挖掘多媒体应用程序的并行特征。文章的最后针对当前编译技术很难充分挖掘和定位程序基本块内的子字并行问题，设计了一种基于流图程序表示的串行图像处理算法表示方法。包括三个方面：1、设计了改进数据流图的子字流图SWFG（Sub—Word Flow Graph），使串行C程序中的子字并行能够显式地表达；2、使用图模式匹配，从数据流图中识别并提取并行访问模式，生成显式的子字流图表示；3、基于生成的显式子字流图，采用改进的树模式匹配算法实现并行指令选择。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1向量编译

1.2.2超字并行

1.2.3模式匹配

1.3课题来源

1.4论文完成的工作

1.5论文的结构

第二章多媒体应用程序整体特征分析

2.1多媒体程序测试工具介绍

2.1.1 SimpleScalar介绍

2.1.2 SimpleScalar结构

2.2多媒体应用程序对象介绍

2.3多媒体应用程序特征分析

2.3.1多媒体应用程序核心循环分析

2.3.2分析验证

2.3.3多媒体应用程序核心特征总结

2.4子字并行

2.5小结

第三章基于SimpleScalar的MediaBench并行特征分析

3.1目标平台

3.2 MPEG4视频应用

3.3 SimpleScalar的安装与调试

3.4程序特征分析工具集

3.5 SimpleScalar改进与程序测试

第四章基于子字并行的串行图像处理算法表示方法

4.1现有的子字并行识别方法

4.2基于SWFG的子字并行识别与提取

4.2.1子字流图

4.2.2源程序初始化表示

4.2.3子字并行模式设计

4.3子字并行模式识别

4.4基于子字流图的编译方法性能测试

4.5小结

第五章结束语

5.1本文的工作与创新

5.2未来的研究方向

参考文献

攻读硕士期间完成的论文

攻读硕士期间参加的项目

致 谢