多核软件设计实验报告.doc

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1、《多核软件设计》实验手册《多核软件设计》实验手册（2015年4月版）郑重声明：1、实验手册中的所有实验均有本人独立编码、调试和测试。2、实验手册中给出的实验数据和结果完全由本人所完成的程序给出。3、本人了解：不按照前两条要求所完成的实验报告已经构成了抄袭或造假行为，本人将承担相应的不良后果。姓名：（签名）学号：提交日期：总成绩：本课程以设计竞赛方式评分，执行速度排名与分数的比例如下表。执行速度排名分数前15%100%前40～15%80%前85～40%70%最后15%60%题号总分程序执行时间(s)排名分数比例得分测试员签名120230

2、330报告20总分第12页《多核软件设计》实验手册1.Eratosthenes筛法（20分）Eratosthenes筛法（Eratosthenes，约公元前274～194年）是一种求素数的古老方法，虽然没有实际的使用价值，但是其筛法的思想和方法却是后续数域筛法的基础。[算法1.1]Eratosthenes筛法输入,…,:最小的n个素数输出：到之间的所有素数内部变量：charA[:];1.[初始化]A的所有元素设置为02.i从1到n循环2.12.2循环2.2.1如果,则转至2，否则A[j]=1,j+=2.3输出所有满足A[j]=0的j下

3、述100以内的所有素数可以作为起始的素数集合。2357111317192329313741434753596167717379838997本题使用的软硬件平台CPUCache操作系统编译器型号核数主频L1L2L3版本优化参数Intel(R)Xeon(R)CPUE5-2620121.2G64K256K15MRedHatEnterpriseLinuxServerrelease6.4icpc14.0.2O21.设计一个串行程序226以内的所有素数，其中在[225,226]以内的素数有1894120个，这个串行程序的执行时间是0.818秒。2

4、.【区间大小的优化】原始算法中筛的区间大小为[:]，实际上当比较大时可能会超过内存上界，因此筛的区间往往取一个固定值B第12页《多核软件设计》实验手册。由于筛的过程中要频繁访问这个区间，因此B的大小往往与Cache容量有关，请测试B不同大小时的性能差异。表1-1不同筛区间大小对性能的影响B程序执行时间（秒）4K0.00016K0.00064K0.000256K0.0011M0.0042M0.013你的测试结果说明B为4K时程序性能最优。你所使用的CPU的一级Cache和二级Cache容量分别是64K和256K。3.【对固定区间的算法优

5、化】在新算法中筛的区间大小是[:]，实际上对于素数p，如果，则p在此区间中必然没有整倍数，因此可以减少算法1.1中的素数数量。使用此方法优化后，请重新测试不同区间大小下的算法性能。表1-2修改参与筛的素数集合后不同筛区间大小对性能的影响B程序执行时间（秒）4K0.00016K0.00064K0.000256K0.0011M0.0042M0.013你的测试结果说明B为4K时程序性能最优。如果与测试2有差异，请说明原因。答：没有什么区别。4.【并行化】如果有T个线程可以同时执行，请考虑以下两种并行化策略：策略1：每个线程分别共享一个区间，

6、分别处理,…,中的一个子集，然后再将各个线程得到的筛结果合并；策略2：将筛区间分成T个不同的部分，每个线程处理一个部分；你认为策略2可能会更好，理由是适合我的代码结构。按照你选择的策略设计并实现一个并行化的筛法程序，调整参与计算线程的数量T，比较执行时间：表1-3不同线程数的程序执行时间线程数T程序执行时间（秒）115.47829.23346.18467.29688.564第12页《多核软件设计》实验手册你的测试结果说明T为4时性能最好，此时的筛区间大小是[2,230]。你使用的处理器核数是12。5.【总结】请根据上述程序生成232以

7、内的素数，其中[231,232]以内的素数有98182656个，记录各个版本的程序运行时间，填写下表。表1-4程序执行时间对比版本产生226以内素数需要的时间（秒）产生232以内素数需要的时间（秒）加速比加速比最优配置原始程序0.81867.22111固定区间大小0.40235.3322.031.90针对固定区间的优化0.18915.2134.324.41并行化0.0665.87512.3911.442.矩阵乘法（30分）在Linux/Windows平台上实现单精度浮点的矩阵乘法：本题使用的软硬件平台CPUCache操作系统编译器型号

8、核数主频L1L2L3版本优化参数Intel(R)Xeon(R)CPUE5-2620121.2G64K256K15MRedHatEnterpriseLinuxServerrelease6.4icpc14.0.2O21.【基