RISC-V基础数学库性能优化

基础数学库作为计算机系统最基础的软件库之一,其性能是影响上层应用执行效率的主要因素之一。现有的RISC-V基础数学库虽然可以实现正确计算,但其源码中存在大量访存指令和冗余指令,导致函数性能不高;同时RISC-V数学函数的汇编代码量大,分支判断复杂,增加了直接优化的难度。针对上述问题,遵循从局部到整体的优化思路,提出了RISC-V数学函数的关键路径自动检测方法,重点解决对关键分支进行优化时其他分支寄存器依赖易被改变的问题。依据队列式寄存器分配策略,对同一路径内寄存器进行再分配,提高了寄存器利用率,最大限度地减少了访存指令数。此外,还对冗余指令进行了组合功能重构。实验结果表明,67个RISC-V数学函数由平均144个时钟周期优化为85个时钟周期,性能平均提升了29.61%。

基础数学库中的MCET寄存器分配方法

针对基础数学库中的寄存器分配特点,利用最常用情况执行时间MCET(Most-Case Execution Time)模型对经典的线性扫描寄存器分配算法进行了扩展。该算法能够很大程度上减少数学库中的最常用路径上的变量溢出过程,将变量溢出过程分配到非常用路径上,从而减少全局的寄存器溢出开销,提高数学库的性能。对基础数学库中函数的应用此分配算法之后,最常用路径执行时间、平均路径执行时间都得到了不同程度的提高。

Matlab C++数学库的开发应用研究

通过使用科学工程运算语言Matlab5.3内含的C++数学库,该文介绍了运用VisualC++与Matlab两种语言工具联合开发科学工程应用软件的方法,并给出了一个字符编码转换的办法,解决了MatlabC++数学库不支持双字节汉字符的输入输出问题。

VC与MATLAB数学库和图形库的混合编程应用

探讨了如何在VisualC++开发平台下,利用MATLAB数学库和图形库开发脱离MATLAB环境独立运行的应用程序的方法,通过一个实例给出了混合编程的详细步骤。该方法应用可有效地提高软件开发的高效性和可靠性。

巨型机通用数学库软件与并行算法

本文介绍了巨型机通用数学库软件的概念和意义,指出了巨型机数学软件开发的技术途径与发展趋势,讨论了并行算法在其中的关键性作用,结合实例分析了巨型机通用数学库软件研制中的并行算法设计与实现。

如何在VC程序中使用MATLAB的C数学库

介绍了如何在VC程序中利用MATLABC数学库来实现复杂的数学计算 ,通过一个简单的例子说明了数学库中函数的调用方法和环境参数的设置。

VC╫中使用MATLAB6.0 C╫数学库的新特点

MATLAB6.0与MATLAB5 .3相比 ,在VC 6.0中使用其数学库建立独立于MATLAB运行环境的应用程序时 ,有了很大的不同 ,应用在 5 .3版本下的方法已经不再适用于 6.0版本。本文作者在详细介绍了这些重大改变后 ,通过一个简单的实例 ,具体说明如何在VC 中使用MATLAB 6.0C 数学库来建立独立运行应用程序的过程。

ALPHA DEC 3000/900工作站上数学库的开发及使用

在国际先进的 DEC30 0 0 /90 0 ALPHA工作站上采用开放的 UNIX操作系统和环境支持的 FORTRAN,在编译系统中移植、开发了更完善、系统、科学的数学库 ,修改了数学库中的错误及不适之处 。

基础数学库中的层次结构寄存器分配策略

针对基础数学库中的寄存器分配特点,提出一种基于多级分层策略的寄存器分配策略。考虑各类寄存器的使用特点,采用多级分层模型,合理地使用寄存器资源,缓解基础数学中寄存器资源不足的情况,减少甚至避免寄存器分配过程中产生的溢出,达到提高数学库性能的目的。实验结果证明,该分配策略能够将数学库中的函数性能提高6%以上。

异构多核平台下基础数学库寄存器分配方法

针对异构多核处理器协处理器数学函数中由于查表法和寄存器资源不足而导致的性能下降问题,提出一种基于热路径的寄存器分配方法,结合数学函数的相关路径特点和两类寄存器资源使用开销不一致的情况,对热路径和较少使用路径上的寄存器资源进行再分配过程,将较少使用路径上的高效寄存器资源与热路径上的耗时寄存器资源进行交换,最大限度消除热路径上的访存过程,以降低函数较少使用路径上的性能为代价从而提高函数热路径上的性能,从而达到提升函数整体性能的目的。实际数据表明,上述手段能够使协处理器典型数学函数的性能提升18%以上,从而有效发挥协处理器的计算性能。

利用VC++封装MATLAB 6.5 C++数学库探讨测量平差软件的开发

根据测量数据处理的特点:常常要面对大量的矩阵运算和海量的数据处理,尤其是矩阵的相乘和求逆。通过对VC++6.0和MATLAB 6.5特点的分析,探讨了利用VC++调用MATLAB 6.5 C/C++数学库快速开发测量平差软件的必要性和可行性,简要地总结和分析了两者联合编程的实现方法。较详细地介绍了作者用VC++调用MATLAB 6.5 C/C++数学库开发测量平差软件的过程,解决了高程网间接平差的计算。

利用VC++调用MATLAB数学库和图形库的方法

本文介绍了在VC++环境下调用MATLAB6.X提供的数学库和图形库的方法,给出了如何将MAT-LAB的M文件编译成C++语言供VC++调用的具体步骤,并通过具体的实例加以说明,实现了在VC++环境下脱离MATLAB调用其数据处理和图形显示的功能。

向量数学库的向量化方法研究

SIMD技术的出现使得基础数学库扩展到向量数学库成为必然趋势。基础数学库中多数函数存在代码实现复杂、分支判断多的特点,增加了向量化的难度,同时SIMD指令的不完备导致函数中的部分功能无法直接向量化,频繁的拆分和拼接操作降低了函数的性能。针对这些问题,提出了向量数学库的向量化方法,通过确定核心代码段、数据预处理过程向量化及指令向量化3个步骤,可以快速有效地对基础数学库进行向量化。实验表明,运用该方法,exp,pow,log10等典型函数的性能平均提高了24.2%。

面向64位RISC-V的基础数学库自动化移植

受制于核心技术和知识产权等客观条件,国产自主芯片的研发困难重重。RISC-V作为一个开源指令集架构(ISA),具有简洁、模块化等优点,成为了国产处理器的新选择。基础数学库作为计算机系统最基础的核心软件库之一,对国产处理器的软件生态建设和健康发展尤为重要,而目前RISC-V还没有相关的基础数学库。因此,文中旨在将基于国产申威处理器的基础数学库移植到64位RISC-V平台。为了解决基础数学库的高效移植问题,首先设计了一个自动化移植框架,该框架通过功能模块间的松耦合,来实现高可扩展性;然后根据64位RISC-V指令集架构的特点,提出了基于全局的主动式寄存器分配方法和基于层次的指令选择策略;最后应用该框架,实现了对申威平台基础数学库中典型函数的移植,测试结果表明移植后函数功能正确且相对于GLIBC库在性能上有一定的提升。

某国产平台数学库优化技术研究

某国产数学库软件是针对国产平台硬件特性设计开发的一套面向大规模科学计算的基础软件,其性能、可靠性和精度的提升使大量的上层应用和系统软件受益,满足应用对浮点计算的高精高效需求。国产数学库基础库分为主核基础库和从核基础库两部分,文章从精度和性能两方面,针对主从核的硬件特点,提出不同的优化策略,有效提高数学库的精度和性能。

微机数学库的移植建立

着重讨论把中、小型计算机系统中的数学方法库移植至微机应用系统中。特点是基于原有的数学库，参照移植对象机的机器参数，对依赖机器参数值进行修改，使之匹配，这也是移植工作的关键所在。本项工作对推广微机在科学计算领域中的应用，而不需重新专门研制微机数学库，有着一定的应用价值。

QUICK BASIC中8087数学库的建立

本文介绍了使用QUICK BASIC V4.0提供的库维护软件建立*·LIB库和*·QLB的方法。详细阐述了使用Microsoft宏汇编V5.0和8087汇编语言建立数学库模块的技术要点。

32位定点运算数学库IQmath在航空发动机FADEC系统中的应用

为提高航空发动机FADEC系统定点CPU的计算效率和计算精度,针对实际工程应用中的数学运算的方法展开讨论,分析了定点数运算和浮点数运算在计算精度和运行效率方面存在的差异。参考TI公司的设计理念,自行设计了支持统一定点算法和可变定点算法的32位定点运算数学库IQmath。在国内发动机控制领域不再依赖国外的库函数,掌握了32位定点数学库的源代码,并在实际项目中应用了IQmath数学库。试验结果表明:IQmath数学库的应用提高了定点CPU数学运算的精度和效率,完满实现了预定的控制算法。

基于飞腾M6678的向量数学库优化技术研究

不同于传统的标量数学计算,向量数学库提供的加速比高,能够充分利用飞腾M6678的并行计算能力。文章比较了现有的数学函数库,包括标准C数学函数库和TI公司的MAHLIB函数库的运算性能,发现MATHLIB函数库部分函数向量化程度低,可向量化的空间较大。向量函数库选择级数法实现,为使用飞腾M6678的指令集RCPSP和RSQRSP,引入了牛顿迭代法。以开平方运算为例,文章通过深入分析单次循环体内资源占用的情况,详细说明了如何确定一个函数的计算瓶颈。根据瓶颈的不同,选择对应的SIMD优化方法,以及基于飞腾M6678硬件特性的优化方法,构建了一个高性能的向量数学库。测试结果表明,向量数学库典型函数的性能提升可达150%至700%。

基于ITK数学库的矩阵基本运算

ITK是一个开放源码、跨平台的图像分析算法研究平台。ITK的数学库VNL能够方便地进行数学计算。国内使用ITK的人较少,文献报道也少。为了促进ITK和VNL在国内医学图像处理领域的应用,介绍了使用VNL进行矩阵运算的基本方法。