《多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法》涉及的是一種計算機技術領域的方法，具體是一種多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法。

多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法專利目的

《多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法》的目的在于提供一種多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法。該發明新增可共享讀取的程序計數器寄存器組，并在操作系統中建立自動并行加速線程，選擇一個線程作為加速的對象，然后實時地分析此線程將要執行到的指令代碼，并對其中執行循環的指令代碼進行修改，達到使被加速線程自動并行執行的目的。

多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法技術方案

《多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法》包括以下步驟：

第一步，建立一個共享讀取的程序計數寄存器組SPC，該寄存器組中寄存器的個數與CPU核的數目相同，每個寄存器分別與對應的CPU核相連以實時地儲存該CPU核的程序計數器值。

所述的共享讀取是：每個CPU核實時讀取寄存器組中每個寄存器存儲的其它CPU核的程序計數器值。

第二步，當存在空閑的CPU核時，進行加速對象選擇處理，得到自動并行加速線程的加速對象為線程P。

所述的加速對象選擇處理，是：當正在運行且未被加速的用戶線程中存在CPU占用率最高的線程時，則選擇該線程作為自動并行加速線程的加速對象；否則，時間t后，再次選擇正在運行且未被加速的用戶線程中CPU占用率最高的線程作為自動并行加速線程的加速對象，直至得到自動并行加速線程的加速對象。

第三步，當線程P存在已分析指令集合S_p時，載入該集合S_p；否則，為線程P新建一個集合S_p，對線程P所在的CPU核進行讀取處理，得到線程P所在的CPU核當前正在讀取的指令I_c，并由I_c追蹤線程P下一條將要執行指令的地址，將追蹤分析的指令代碼和跳轉關系加入集合S_p中。

所述的讀取處理，是：讀取線程P所在的CPU核的程序計數寄存器的值，將得到的虛擬地址轉換為物理地址，然后從該物理地址得到線程P所在的CPU核正在執行的指令I_c，當集合S_p中包括指令I_c時，刪除集合S_p中I_c以前的指令記錄，并根據集合S_p追蹤線程P下一條將要執行的指令；否則，清空集合S_p。

第四步，采用第三步的方法，得到線程P將要執行的所有指令，當集合S_p中每次加入條件轉移指令后且集合S_p中存在循環代碼時，進行進度校驗和替換處理。

所述的進度校驗，是：重新讀取指令I_c，當指令I_c不在集合S_p中時，清空集合S_p，然后從指令I_c開始追蹤；當指令I_c在集合S_p中、線程P走向該循環且線程P已經開始執行該循環，則選取循環接收后第一條語句作為待分析指令，并清空集合S_p；當指令I_c在集合S_p中、線程P走向該循環且線程P未執行該循環，則對該循環進行替換處理；當指令I_c在集合S_p中但線程P未走向該循環時，則刪除集合S_p中I_c以前的指令記錄，并繼續追蹤。

所述的替換處理，包括以下步驟：

1）當循環的總工作量大于閾值G時，生成并行化執行該循環的代碼，執行該循環的代碼出口語句跳轉到原循環出口對應的語句，且將新生成的代碼單獨放在一個或若干個內存頁中；否則，放棄替換該循環，并刪除集合S_p中I_c以前的指令記錄，繼續追蹤；

2）生成代碼后，進行進度校驗，當通過進度校驗時則中斷線程P，且中斷線程P后再次進行校驗，再次通過進度校驗后，執行3）；否則，線程P繼續運行；

3）將1）生成的代碼所在的內存頁分配給線程P，并修改原循環起始地址的二進制代碼為跳轉到新生成代碼的起始位置，在集合S_p中刪除原循環對應指令，加入新生成的代碼指令；

4）替換完成后通知線程P繼續執行，繼續分析后續代碼。

所述的通過進度校驗是指：指令I_c在集合S_p中、線程P走向該循環且線程P未執行該循環。

第五步，當線程P被調度出CPU核時，系統以中斷方式將該事件連同當時的SPC_p值發送給自動并行加速線程，當自動并行加速線程正在替換處理中時，則使用此時的SPC_p值作為讀取I_c的依據，繼續執行替換處理直到退出該步驟；否則，自動并行加速線程根據當時的SPC_p值讀取I_c，清空或更新集合S_p，其結果等待線程P被調入時繼續使用。

第六步，返回第二步，開始處理新的需要加速的線程。

多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法改善效果

與2010年之前的技術相比，《多核平臺下串行程序運行時的自動并行化加速方法》的有益效果是：2010年之前的技術使用不方便，需要重新開發程序或者重新編譯原來的代碼，而該發明在運行時對程序進行自動并行，不用對已有程序進行預先的處理，整個過程由操作系統完成，對于用戶完全透明。該發明能夠在有空閑的CPU核時自動利用空閑資源對程序進行并行加速，免去等待預先處理程序的時間，也省去用戶手動轉換程序的麻煩。