[发明专利]针对异构硬件架构的联合编译方法和编译系统

说明书

本发明提供了一种针对异构硬件架构的联合编译方法和编译系统。该方法包括：根据所述硬件架构中异构单元的计算特性确定对总体计算任务图进行多个子任务划分的策略，并将所划分出的多个子任务分配给相应的异构单元编译器进行编译处理，以生成相应的目标机器指令代码；将所生成的目标机器指令代码链接为面向所述异构硬件架构的机器指令代码集合。利用本发明的联合编译方法和编译系统，启动一次编译即可实现自动编译、优化、生成能够在异构硬件架构系统上运行的，混合不同层次的各类异构单元的硬件机器指令代码的可执行程序体。

技术领域

本发明涉及编译器技术领域，尤其涉及一种针对异构硬件架构的联合编译方法和编译系统。

背景技术

现有的异构计算硬件体系结构包含了一系列硬件架构差异很大的异构设备，例如CPU、GPU、DSP、FPGA、ASIC等，在编译过程中，每类异构设备本身对应于自己的编译器及工具链。在整个异构架构中，一个计算任务的执行需要划分子任务到各个异构设备上完成。但由于这些异构设备之间进行互相协作(例如异构设备之间进行数据移动和同步)的代价相对而言是非常高的，因此，通常这种计算任务的划分不仅是粗粒度的(即不同异构设备执行的子任务本身的工作量必须比较大)，而且具体划分方案通常被视为是应用开发人员所作的决策(即子任务的划分和设备映射对于应用开发人员来说是可见和可控的)。

相应的，每类异构设备的编译器仅仅需要针对划分给自己的子任务进行编译，在此编译过程中只针对这类异构设备本身的硬件结构产生底层指令。尽管有些较通用的编译器框架本身允许有针对不同硬件结构的多个后端(这一特性被称作为retargetable，比如LLVM编译器框架有各种CPU/GPU/DSP的后端，每一个都产生了相应不同的机器代码)，但在针对一个应用程序的一次编译中也只会使用到一个后端，这是因为在技术上，不同编译器后端仅仅针对特定硬件架构做优化和代码生成，无需同时考虑其他的硬件架构情况，因此也不会互相感知或协作。此外，有些专用异构设备的编译器也仅仅能够处理一些有限的计算任务组合，如果一个包含了任何不能支持计算组合的整体计算任务直接发送给这种编译器，它们的某组成部分(例如：前端、中端或后端)将无法正确工作，只能在某个阶段报错并终止编译过程。

在现有技术中，新型的异构计算硬件体系架构同时提供了设备外和设备内不同层次的异构运算单元。这种设备内的，层次更低的不同异构运算单元要求编译系统进行更细粒度的计算任务划分，而且在这个更低层次上进行的计算任务划分依赖于编译器及工具链来做决定。同时，这些不同异构运算单元还是需要使用各自不同编译器，这是因为不同异构运算单元硬件架构差异太大导致其后端的代码生成与底层优化部分基本上没有什么共通之处，甚至中端和前端都可能是几乎完全不同的设计和实现。面对这样的新型异构设备，对于一个整体计算任务进行编译时，现有编译技术并不能有效联合各类异构单元的编译器共同参与这种更细粒度的计算任务划分，并自动协调各类异构运算单元的编译器进行各种细粒度的互动，来合作完成一次总体编译任务，从而无法满足来自这种新型的异构计算系统的编译要求。

因此，需要对现有技术进行改进，以提供一种能够联合各种不同层次的异构单元编译器的编译方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种针对异构硬件架构的联合编译方法和编译系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种针对异构硬件架构的联合编译方法。该方法包括以下步骤：

步骤1：根据所述硬件架构中异构单元的计算特性确定对总体计算任务图进行多个子任务划分的策略，并将所划分出的多个子任务分配给相应的异构单元编译器进行编译处理，以生成相应的目标机器指令代码；

步骤2：将所生成的目标机器指令代码链接为面向所述异构硬件架构的机器指令代码集合。

在一个实施例中，在步骤1中，通过以下子步骤将所划分出的多个子任务分配给相应地的异构单元编译器：