嵌入式ARM多核處理器并行化方法
3并行化性能分析
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201609/303909.htm3.1實驗環(huán)境介紹
本文采用德州儀器(Texas Instruments)的OMAP4430嵌入式開發(fā)平臺。OMAP443O為嵌入式多核處理器,擁有對稱多處理雙核ARM處理器(Dual-core ARM Cortex-A、一級緩存32 KB、二級緩存1 MB,嵌入式操作系統(tǒng)采用Ubuntul2.O4內(nèi)核,編譯器為arm-linux-gnueabihf-gcc,使用GNU gprof獲取算法執(zhí)行時間。
3.2性能測試
如下式所示,采用計算加速比的方式來分析并行優(yōu)化的性能,加速比數(shù)值越大表示算法的并行程度越高,最低為1.性能測試采用4個算法版本,包括串行版本、并行2線程、并行4線程和緩存優(yōu)化版,從不同角度來分析性能。
如圖4所示,從折線圖可以看出,3種并行化優(yōu)化算法相對于串行版本,算法的并行性能都有較大提升,如表1所列,其并行加速比分別為1.30、1.29和1.21.對任務并行優(yōu)化方案而言,分別使用2線程和4線程版本進行測試,從加速比的分析結(jié)果看來,2線程版本較4線程版本略好。理論上并行線程的數(shù)目越多性能越好,但本文采用OMAP443O只有兩個對稱多處理核心,即使算法擁有4個并行線程,但實際執(zhí)行的線程只有2個,同時4個線程在獲取2個物理處理器時存在競爭關(guān)系,因而造成性能較之2線程版本有所下降。
圖4算法執(zhí)行時間
評價并行算法優(yōu)劣還需考慮算法的負載均衡性,如表1、表2所列,緩存優(yōu)化方案標準差遠遠小于任務并行化方案。究其原因,對于任務并行化方案而言,不同的測試數(shù)據(jù)以及劃分算法(partition)對區(qū)間的劃分有重要影響,從而造成任務執(zhí)行時間變化范圍很大;對于緩存優(yōu)化方案而言,其實質(zhì)是數(shù)據(jù)并行,其每一個任務都是根據(jù)緩存大小進行劃分,因此每一個任務處理的數(shù)據(jù)規(guī)?;疽恢拢恳粋€任務執(zhí)行的時間更確定,但由于并行任務執(zhí)行完成后,需要對數(shù)據(jù)進行歸并,造成一定的性能下降。
結(jié)語
本文通過對嵌入式多核處理器硬件結(jié)構(gòu)的分析,從對稱多處理角度對串行快速排序算法進行并行化優(yōu)化,取得了很好的效果。
以ARM雙核處理器(OMAP4430)作為測試平臺,從任務并行和緩存優(yōu)化實現(xiàn)并行優(yōu)化,從性能測試的結(jié)果看,任務并行具有良好的加速比,但負載均衡性差,并行線程數(shù)目不應超過物理處理器核的數(shù)目,過多的并行線程競爭處理器資源,造成性能下降。緩存優(yōu)化具有良好的負載均衡性,但需要后續(xù)進行歸并操作,造成性能有所下降。
總之,在嵌入式多核處理器上進行并行化優(yōu)化,一方面要充分發(fā)掘嵌人式多核處理器的并行性能,提高程序的并行性;另一方面也要考慮程序算法的負載均衡性,確保在不同應用環(huán)境中程序性能一致。
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