[发明专利]一种前瞻线程的多级并行执行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种前瞻线程的多级并行执行方法，属于计算机技术领域。

背景技术

随着计算机技术的不断发展，单片多核处理器(Chip Multi-Processors, CMP)技术已经成为提高处理器性能的关键技术之一，被广泛的应用在各个领域。单片多核技术通过在一块芯片上集成多个相对简单的微处理器核心来并行执行，提高系统的性能，并减小处理器的功耗。利用CMP技术提高系统性能的关键是全面发挥多个微处理器核心的并行处理优势，提高程序在多核处理器上的执行效率。

线程级前瞻(Thread-Level Speculative, TLS)技术, 在不确定的情况下提前创建并猜测执行一些将来可能需要执行的线程, 通过前瞻执行和相应的前瞻错误检测机制可以去除不必要的数据同步、发现并维护真正的数据相关, 从而降低线程划分的难度，成为提高线程级并行执行的有效途。但是，利用前瞻技术提取出的线程之间依然存在着一些必要的数据同步，这在线程并行执行时就会形成线程之间的等待，影响线程并行执行的效率。因此，如何优化线程执行，避免因数据同步而形成线程等待是串行程序并行化中的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在问题，是提供一种前瞻线程的多级并行执行方法，该方法能够有效地降低因数据同步而造成线程等待的几率，充分利用多核处理器的资源，提高程序的并行执行效率。

为达到上述目的，本发明的构思是：根据并行执行的前瞻线程中仍旧存在可以并行执行的模块（程序语句序列），这样就可以通过对前瞻线程进行于处理，标记出可以并行执行的模块，在并行执行的前瞻线程因数据同步需要等待时，并不进行等待，转而寻找并执行前瞻线程中其它可并行执行的模块，有效地结合前瞻并行线程的执行，提高程序的并行执行效率。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种前瞻线程的多级并行执行方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

(1)、从需要执行的串行程序中提取出可并行执行的前瞻线程ST_i；

(2)、对步骤(1)所述中提取出的可并行执行的前瞻线程ST_i进行预处理，标记出可并行执行的模块。

(3)、对步骤(2)中所生成的前瞻线程ST_i按前瞻并行执行规则执行，直至该线程执行完；然后判断执行完的前瞻线程ST_i是否需要重启，若需重启，则以非前瞻线程执行此线程；否则，提交此前瞻线程。

上述步骤(2)中所述的对步骤(1)中提取出的可并行执行的前瞻线程ST_i进行预处理，标记出可并行执行的模块，其具体步骤如下： 

(21)、检测前瞻线程ST_i，从前瞻线程ST_i中检测出可并行执行的模块M₁，M₂，…，M_n；

(22)、在步骤(21)中检测出的每个并行模块M_k 的前后分别插入并行模块开始标识PMS_n和并行模块结束标识PME_n； 

上述步骤(2)中所述的前瞻线程中的可并行的模块是指，存在于前瞻线程中的可单独执行，并且不影响其它语句执行的若干语句序列或者若干个程序语句组成的模块。

上述步骤(3)中所述的对步骤(2)中所生成的各个前瞻线程ST_i按前瞻线程的并行执行规则并行执行，直至该线程执行完，然后判断执行完的前瞻线程ST_i是否需要重启，若需重启，则以非前瞻线程执行此线程；否则，提交此前瞻线程，其具体操作步骤如下：

(31)、根据顺序语义靠前的前瞻线程先调度的原则，从候选等待调度的的前瞻线程中选择前瞻线程ST_i到空闲的核上；

(32)、执行前瞻线程ST_i并检测是否有需要线程同步的信号量出现，若出现线程同步的信号量，则转到步骤(33)；否则，转至步骤(37)；

(33)、对步骤(32)中正在执行的前瞻线程STi的当前语句添加等待执行标识Wait(T_jv)，对需要同步的线程ST_j添加唤起标识Awake(T_iv)，标识后转步骤 (34)；