[发明专利]基于CMP的推测多线程机制下的多推测路径线程划分方法

说明书

本发明公开了一种基于CMP的推测多线程机制下的多推测路径线程划分方法，该方法线程划分是以过程为单位的，对每一个过程，划分时会限制线程结束点在过程的控制无关节点，限制线程激发点在过程的互斥路径段，以使得线程的激发受到更严格的限制；同时，对相互互斥的路径段上的激发点，让其对应到同一个线程结束点下，并在线程结束点后插入连续的多个预计算片段；预计算片段的内容随推测路径和激发点的变化而互异；模拟器在运行时执行不同的推测路径，会根据推测路径上对应的激发点选取对应的预计算片段进行执行。该方法能在多条路径上进行线程划分，从而增加了可推测并行执行的分支覆盖率。

技术领域

本发明属于计算机领域，涉及基于CMP的推测多线程技术，特别是涉及基于CMP的推测多线程机制下的多推测路径线程划分方法。

背景技术

推测多线程(Speculative Multithreading，SpMT)是一种软硬件协同工作的程序自动并行化技术，它能够提高通用串行输入程序在多核硬件上的执行效率。编译器对串行输入程序采用激进的线程划分策略，并不完全保证各个线程之间独立，而是允许线程之间有一定的数据依赖和控制依赖。在线程执行过程中由多核硬件检测线程运行状态，如检测到依赖违规，硬件则使程序自动从错误中恢复，以此来保证程序的正确性。

线程之间的依赖通过值预测技术解决。通过编译技术分析得到当前线程的live_in数据，然后分析线程发起点到当前线程开始执行点之间的代码片段，获取live_in变量的依赖指令集。在当前线程被分配到新的核上执行时，先执行这部分依赖指令，以此对live_in变量的值进行预测。这种先被执行的部分依赖指令，通常称为预计算片段(Pre-computation slice,P-slice)。包括预计算片段在内的值预测技术能够很大程度上解决线程间的依赖问题。

在推测多线程的技术中，线程推测是在某一条或几条分支路径上进行的，这些分支路径也被称为推测路径。推测路径的选取过程包含了分支预测过程，其能直接影响程序的控制依赖，以及间接地影响数据依赖。当选取的推测路径与程序的实际运行轨迹相同的时候，程序的控制依赖被直接消除，而通过值预测技术提取的预计算片段此时能够较大概率地消除数据依赖，从而总体上使得推测执行的正确性较大地得到提高。反之，如果选取的推测路径与程序的实际运行轨迹出现较大的不一致，会造成程序由于控制依赖被直接撤销，或者降低了预计算片段提取依赖指令的准确性，最终使得程序的推测执行被撤销。因此，推测路径的选取要尽量能预测到程序执行的轨迹。

发明内容

本发明目的在于解决线程划分过程中由于多推测路径而导致的不同路径之间激发的线程相互干扰而造成较大概率撤销的问题，提供一种基于CMP的推测多线程机制下的多推测路径线程划分方法，以保证线程划分在多路径下进行时能够覆盖更多的分支，获得更高的推测并行性，同时减少由于值预测失败而造成的撤销。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种基于CMP的推测多线程机制下的多推测路径线程划分方法，对于串行输入程序进行线程划分的方法，其步骤如下：

1)编译器会在对串行输入程序进行线程划分之前依据程序剖析器剖析运行的结果寻找执行概率大于阈值branch_probability∈[0.10,0.25]的路径作为推测路径，只在选取的推测路径上进行线程划分，推测路径是一条或者多条；

2)将串行输入程序的过程体的控制流图切分成线程体粒度大于阈值thread_size_lower∈[15,25]的控制流图子图，子图的切分点作为由控制流图子图生成的线程单元的结束点；在线程单元的结束点插入CQIP指令，其表示当前线程单元的执行结束；