基于LLVM Pass的复杂嵌套循环自动并行化框架

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作   者：

马春燕;  吕炳旭;  叶许姣;  张雨; 

作者机构：

海南大学计算机科学与技术学院;  西北工业大学软件与微电子学院; 

关键词：

LLVM Pass;  复杂嵌套循环;  自动并行化;  依赖分析; 

期刊名称：

软件学报

i s s n：

1000-9825

年卷期：

2023 年 34 卷 07 期

页   码：

3022-3042

摘   要：

随着多核处理器的普及应用,针对嵌入式遗留系统中串行代码的自动并行化方法是研究热点.其中,针对具有非完美嵌套结构、非仿射依赖关系特征的复杂嵌套循环的自动并行化方法存在技术挑战.提出了一种基于LLVMPass的复杂嵌套循环的自动并行化框架(CNLPF).首先,提出了一种复杂嵌套循环的表示模型,即循环结构树,并将嵌套循环的正则区域自动转换为循环结构树表示;然后,对循环结构树进行数据依赖分析,构建循环内和循环间的依赖关系;最后,基于OpenMP共享内存的编程模型生成并行的循环程序.针对SPEC2006数据集中包含近500个复杂嵌套循环的6个程序案例,分别对其进行复杂嵌套循环占比统计和并行性能加速测试.结果表明,提出的自动并行化框架可以处理LLVMPolly无法优化的复杂嵌套循环,增强了LLVM的并行编译优化能力,且该方法结合Polly的组合优化,比单独采用Polly优化的加速效果提升了9%-43%.