面向非规则大数据分析应用的多核帮助线程预取方法

大数据分析应用往往采用基于大型稀疏图的遍历算法,其主要特点是非规则数据密集访存。以频繁使用的具有大型稀疏图遍历特征的介度中心算法为例,提出一种基于帮助线程的多参数预取控制模型和参数优化方法,从而达到提高非规则数据密集程序性能的目的。在商用多核平台Q6600和I7上运用该方法后,介度中心算法在不同规模输入下平均性能加速比分别为1.20和1.11。实验结果表明,帮助线程预取能够有效提升该类非规则应用程序的性能。

帮助线程预取技术研究综述

帮助线程预取是当前多核平台提高非规则数据密集应用预取效果性能的关键技术之一,近年来已成为国内外的研究热点。针对非规则数据密集应用访存规律的非连续局部性特征,帮助线程预取技术利用CMP平台的最后一级共享缓存(LLC)将应用的非连续局部性转换为瞬时的连续时空局部性(即时局部性),从而达到通过线程级数据预取提高程序性能的目的。归纳了帮助线程预取技术的分类,概括和比较了不同帮助线程实现技术的优势和局限性,深入分析和探讨了现有的几种典型帮助线程技术的预取控制策略。最后从帮助线程实时控制、参数动态选取和优化方面指出了帮助线程预取技术的研究方向。

帮助线程预取质量的实时在线评价方法

针对传统静态枚举设置帮助线程控制参数值的繁杂耗时问题,提出了一种帮助线程预取质量的实时在线评价方法。首先,明确了帮助线程的预取服务质量(QoS)的目标;其次,分析了帮助线程预取性能评价的动态指标,对帮助线程预取QoS进行了建模分析;最后,提出一个帮助线程预取的动态自适应调节算法,算法根据程序的阶段行为变化和动态预取获益变化等信息来判断参数值的适用度以及是否需要进行反馈优化,从而实现对预取控制的自适应调节。实验结果表明,应用自适应预取评价算法之后,Mst热点模块的性能提升加速比为1.496,所提出的自适应预取评价方法能够根据程序的动态阶段行为对帮助线程控制参数值作出自适应控制和调节。

基于交织预取率的帮助线程预取质量调节算法

预执行帮助线程在预取过程中需要进行动态预取调节,而传统静态枚举控制参数值的控制方法在预取执行过程中保持固定不变,从而使得该方法不能够有效地为主线程提供预取质量保证(quality of service,Qo S)。针对该问题,提出了一种基于交织预取率的帮助线程预取质量参数调节方法。首先,对帮助线程的预取Qo S优化进行了建模分析;其次,在前期交织预取工作的基础上,提出了基于交织预取率的帮助线程参数值调节算法;最后,在真实的商用多核平台上对所提出帮助线程预取调节算法进行了评测和分析。实验结果是所提出的帮助线程预取调节算法使得基准测试程序的几何平均性能加速比为1. 114,而传统静态枚举方法的几何平均性能加速比为1. 135。实验结果表明,所提出的帮助线程预取质量调节算法解决了帮助线程预取过程中的参数值自动调节问题,算法无须静态枚举参数值便可以快速获得与之相近似的预取性能提升。

梯度学习的参数控制帮助线程预取模型

对于非规则访存的应用程序，当某个应用程序的访存开销大于计算开销时，传统帮助线程的访存开销会高于主线程的计算开销，从而导致帮助线程落后于主线程。于是提出一种改进的基于参数控制的帮助线程预取模型,该模型采用梯度下降算法对控制参数求解最优值，从而有效地控制帮助线程与主线程的访存任务量，使帮助线程领先于主线程。实验结果表明，基于参数选择的线程预取模型能获得1.1~1.5倍的系统性能加速比。

基于缓存行为特征的线程数据预取距离控制策略

针对目前大多数面向指针应用程序的线程数据预取方法在预取距离控制方面的不足,该文提出一种基于缓存行为特征的数据预取距离控制策略。该策略利用指针应用程序执行时的数据缓存特征构建预取距离控制模型,以避免共享缓存污染,降低系统资源竞争,并通过忽略对部分非循环依赖数据预取平衡帮助线程与主线程间的执行任务,提高线程数据预取的时效性。实验结果表明,通过该策略控制线程数据预取距离能进一步提高线程预取性能。

虚拟企业合作伙伴智能优化选择研究

针对复杂的虚拟企业伙伴选择问题,利用神经网络的推理功能,并结合模糊技术处理不确定因素的优势,实现最优伙伴的确定。通过分析建立了包括成本、技术能力、服务水平等指标的评价体系,采用实例验证了该方法的可行性。

小计算量下非规则数据密集型热函数的性能优化

随着云计算的兴起和发展,基于多核的非规则数据密集型应用越来越多,而大量的数据缺失问题导致这类应用的性能严重下降.利用空闲核资源的传统帮助线程方法试图提前将主线程所需要的非规则数据放入共享的最后一级缓存(last layer cache,LLC),如果帮助线程相对于主线程具有恰当的运算速度,能在主线程访问之前将有关缺失数据放入LLC中,则热函数的性能可被改进.然而,如果热函数缺乏计算任务(称之为小计算量热函数),使用这样的传统方法就无法构建一个相对于主线程有效预取的帮助线程,其热函数性能的改善将会大大降低.针对源代码级小计算量下非规则数据密集型热函数的性能优化问题,先对帮助线程预取QoS进行了形式化描述.在此基础上,通过引入提前量等参数模型,提出了一种小计算量下热函数的性能优化方法.在Intel Core 2Duo Processor 6550处理器上,通过对科学计算测试程序em3d,mst和SPEC CPU benchmark 2006中的mcf的进行实验,相对于传统方法分别获得了1.97%,31.63%和1.10%的性能提升.

壮医药线点灸对溃疡性结肠炎大鼠结肠组织Th17细胞及IL-17F的影响

目的:观察壮医药线点灸干预溃疡性结肠炎(UC)大鼠的疗效,并探讨其对辅助性T细胞17(Th17)/白细胞介素17F(IL-17F)轴的影响。方法:SD大鼠随机分为空白组、模型组、阳性药物组、壮医药线点灸组,每组10只。采用4%葡聚糖硫酸钠(DSS)自由饮水法制备UC大鼠模型。阳性药物组予柳氮磺胺嘧啶(SASP)灌胃,1 mL/次,2次/日,连续干预14 d;壮医药线点灸组予壮医药线点灸"天枢"和"气海"穴,1壮/穴,1次/日,双侧腧穴交替灸疗,连续干预14 d。观察记录大鼠疾病活动指数(DAI)评分;HE染色法观察大鼠结肠组织病理学变化;流式细胞术检测大鼠结肠组织中Th17细胞百分比;酶联免疫吸附法检测大鼠结肠组织中维甲酸相关孤儿核受体γt(RORγt)和IL-17F含量;荧光定量PCR法检测大鼠结肠组织RORγt和IL-17F mRNA相对表达量。结果:模型组大鼠出现粪便不成形、脓性黏液血便;镜下结肠黏膜脱落,杯状细胞消失,大量炎性细胞浸润,成纤维细胞增生;与空白组比较,模型组大鼠DAI评分、结肠组织Th17细胞百分比、结肠组织RORγt和IL-17F含量及mRNA表达量均显著升高(P<0.01,P<0.05)。与模型组比较,壮医药线点灸组和阳性药物组大鼠大便成形,无血便;结肠黏膜炎性细胞显著减少,黏膜下层水肿明显减轻;DAI评分、结肠组织Th17细胞百分比、结肠组织RORγt和IL-17F含量及mRNA表达量均显著降低(P<0.01,P<0.05)。结论:壮医药线点灸治疗UC可能与抑制结肠组织RORγt的表达,减少Th17细胞生成,降低结肠组织中促炎因子IL-17F分泌,从而减轻结肠组织的炎性损伤有关。