面向异构多核的OpenMP任务调度策略

"本文介绍了一种支持OpenMP任务在异构多核系统上执行的调度策略——混合策略，旨在优化不规则和无结构应用程序的性能。混合策略采用广度优先的方式创建任务，而执行时则遵循工作优先的模式，有效防止了工作线程空闲，并减少了查找任务的开销。通过在PS3异构多核上对多种巴塞罗那OpenMP任务套件的评估，实验结果表明混合策略优于现有的工作优先和广度优先策略。" 在当前的软件行业中，OpenMP 3.0编程模型的应用日益重要，它允许开发者利用多核处理器的并行计算能力来提高不规则和无结构应用的执行效率。OpenMP是一种基于共享内存的并行编程接口，特别适合于处理复杂的并行任务和数据依赖关系。 本文提出的混合调度策略（Hybrid Scheduling Strategy）是针对OpenMP 3.0设计的，适用于异构多核环境，如Cell架构。异构多核系统由不同类型的处理器核心组成，如高性能CPU核心和专门的协处理器核心，它们各自具有不同的性能特点。混合策略结合了两种任务分配方式的优点： 1. **广度优先任务创建**（Breadth-first Task Creation）：在程序开始时，该策略先创建尽可能多的任务，确保所有工作线程在早期阶段都有足够的任务可执行，从而避免了线程的空闲等待。这种方法有助于在多核系统中更均匀地分配任务，提高整体并行性。 2. **工作优先任务执行**（Work-first Task Execution）：在任务执行阶段，策略优先处理已完成其依赖的任务，这样可以快速释放任务间的依赖关系，减少线程在寻找可执行任务上的时间，降低了上下文切换的开销，从而提高了系统的执行效率。 为了验证混合策略的有效性，研究者在PS3（PlayStation 3）的异构多核平台上，使用了多种来自巴塞罗那OpenMP任务套件的测试用例进行评估。PS3的Cell处理器包含一个主CPU（PowerPC）和多个协处理器（Synergistic Processing Elements，SPEs），是典型的异构多核系统。实验结果显示，混合策略在性能上优于传统的单一工作优先或广度优先策略，证明了其在异构多核环境中的优越性。 总结来说，混合调度策略通过结合广度优先和工作优先的方法，实现了更高效的任务管理和执行，尤其适应于OpenMP 3.0编程模型下的异构多核环境。这种策略不仅能够充分利用硬件资源，还能有效地管理任务间的依赖关系，从而提高不规则和无结构应用的执行速度。对于软件开发者而言，理解和应用这样的优化策略对于提升现代多核系统上的应用性能至关重要。