利用分支与数据聚集优化容错GPU应用:控制与内存分歧减缩策略

0 下载量 28 浏览量 更新于2024-08-25 收藏 1.11MB PDF 举报
"Branch and Data Herding是一项针对具有错误容忍性的GPU应用程序的优化技术,旨在减少控制和内存分歧,从而提升GPU性能。该研究发表于2012年的IEEE TRANSACTIONS ON MULTIMEDIA上,作者是John Sartori和Rakesh Kumar。论文的核心概念在于,许多GPU应用在面对错误时表现出一定的容错能力,这为通过控制路径统一(branch herding)和数据块共享(data herding)来优化执行提供了可能。 控制分歧指的是在同一执行束(warp)内的线程在执行流程上的不同分支决策,这可能导致计算资源的浪费和性能瓶颈。通过branch herding,所有的线程被强制遵循相同的控制路径,避免了控制指令的随机性,从而减少了控制分歧带来的影响。这种策略有助于保持处理器资源的利用率,提高并行执行效率。 另一方面,数据分歧是指同一warp中的线程访问不同的内存地址,这会引发额外的内存读取和一致性问题。数据herding通过确保所有线程加载数据来自同一内存块,消除了数据分歧,提高了内存访问的效率和一致性。然而,为了支持这样的优化,论文提出了静态分析和编译器框架,它们旨在检测并预防在引入控制和数据错误时可能出现的问题。 此外,文中还介绍了一个性能监控框架,目标是在维持可接受的输出质量的同时,最大化应用的执行速度。硬件层面的优化也包括,这些优化旨在通过利用错误容忍性,更有效地利用branch and data herding的优势,进一步提升性能。 论文的软件实现展示了如何将这些理论转化为实际操作,通过综合运用控制和数据的集中策略,研究人员不仅解决了性能问题,还展示了如何在处理潜在错误的同时,实现了高效的并行计算。这项工作对于提高GPU应用程序的性能和错误处理能力具有重要的实用价值,对于现代高性能计算和多媒体处理等领域具有重要意义。"