面向软件管理片上存储器的编译优化技术研究

存储墙问题是高性能计算研究的核心技术问题，软件管理的片上存储器被认为是解决存储墙问题的一个有效途径而得到广泛应用。然而，软件管理片上存储器性能的发挥依赖于编译时分配算法的性能。目前国际国内的相关研究，主要面向嵌入式系统和多媒体处理，面向高性能计算的研究还不够，算法的性能还不够高，测试用例也多为简单的嵌入式应用程序。此外，对于多级软件管理存储层次分配的研究尚在起步阶段，还有很多待研究的问题。因此，面向高性能计算开展软件管理片上存储器的编译优化技术研究，具有重要的理论和实际应用价值。基于此，我们拟在如下方面开展研究：(1) 面向非规整流应用的流寄存器文件分配算法，能够提高非规整流应用在流处理器上的性能；(2) 一般化的基于图着色/区间着色的便笺存储器分配算法，能够提高片上存储空间的利用率；(3) 面向多级软件管理存储层次的分配算法，能够有效分配热点数据，并充分开发复用和并行。

根据研究计划，课题拟在如下方面开展研究：(1) 面向非规整流应用的流寄存器文件分配算法，能够提高非规整流应用在流处理器上的性能；(2) 一般化的基于图着色/区间着色的便笺存储器分配算法，能够提高片上存储空间的利用率；(3) 面向多级软件管理存储层次的分配算法，能够有效分配热点数据，并充分开发复用和并行。课题的研究按计划开展，未进行变更。研究进展顺利，三年的研究时间里已在国际顶级或高水平学术期刊ACM Transactions on Architecture and Code Optimization, Journal of Supercomputing, Science China Information Sciences 上发表或录用学术论文4 篇，均为SCI 检索。2013年的最新研究成果准备向国际顶级学术期刊ACM Transactions 投稿学术论文1篇。此外，还在国内核心期刊和国际学术会议上发表学术论文2篇，其中1篇为EI检索。课题负责人的博士学位论文荣获2011 年中国计算机学会(CCF)优秀博士学位论文奖。2013 年获得国防科技大学计算机学院专著出版资金资助，将于2014年出版《软件管理片上存储器编译优化技术》专著一部。课题组成员获得2013年军队科技进步一等奖1项(排名第4)，军队科技进步二等奖1项(排名第8)。2012 年应中国计算机学会主办，软件工程专委、系统软件专委和南京航空航天大学承办的“第十一届全国软件与应用学术会议(NASAC2012)”邀请作大会青年学者报告“基于可比图着色的流寄存器文件管理”。课题组申请专利1项，培养硕士生3名，协助培养博士生2名，协助培养硕士生2名。学术交流方面，组织国际学术交流2次，出国参加国际学术会议3次，国内参加学术会议4次，参加其他学术交流2次。综上所述，课题研究顺利完成预定计划，研究成果达到预期指标。