本文關(guān)鍵詞：LibreOffice軟件中電子表格組件GPU協(xié)處理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著軟件行業(yè)的發(fā)展，辦公軟件受到越來越多的關(guān)注，其中電子表格計(jì)算組件因其強(qiáng)大的計(jì)算功能，普遍應(yīng)用到各行各業(yè)中。然而，目前辦公軟件只在CPU上運(yùn)行，CPU計(jì)算電子表格的主要方式是串行計(jì)算，適用于小量數(shù)據(jù)計(jì)算，但無法滿足大量數(shù)據(jù)的高并行計(jì)算，對于科研、統(tǒng)計(jì)、銷售，尤其是各個領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫的大量計(jì)算，單純使用CPU非常耗時。而異構(gòu)計(jì)算作為半導(dǎo)體行業(yè)的熱門詞匯，近年來受到了越來越多的關(guān)注。隨著用戶對電子表格組件計(jì)算要求的提高，對處理運(yùn)算的性能越來越關(guān)注，原先只使用CPU處理已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足性能需要，因此項(xiàng)目組提出了GPU協(xié)處理電子表格組件的需求。 論文分析了GPU設(shè)備和CPU的結(jié)構(gòu)差異以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在辦公軟件LibreOffice的電子表格組件Calc上設(shè)計(jì)了GPU協(xié)處理模塊，將原本在CPU上運(yùn)行效率低下的高并行計(jì)算移到GPU設(shè)備上執(zhí)行，用戶可以通過選擇使用CPU或者GPU設(shè)備處理數(shù)據(jù)。針對OpenCL實(shí)時動態(tài)編譯的特性，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了動態(tài)kernel結(jié)構(gòu)，使復(fù)合函數(shù)能夠被動態(tài)拼成可被GPU設(shè)備執(zhí)行的字符串代碼，在性能上大大提高了運(yùn)算效率。同時，對常用各類函數(shù)進(jìn)行了具體優(yōu)化，根據(jù)GPU硬件并行特性以及函數(shù)自身算法優(yōu)化，不斷測試加以改進(jìn)，最終達(dá)到了理想的運(yùn)行效果。 本文使用C++語言設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)GPU協(xié)處理模塊，在設(shè)計(jì)上主要有兩大部分，一部分是動態(tài)kernel設(shè)計(jì)技術(shù)，另一部分是函數(shù)優(yōu)化。在動態(tài)kernel設(shè)計(jì)中，，OpenCL接口設(shè)計(jì)使得CPU能向GPU設(shè)備發(fā)送命令。函數(shù)組判斷設(shè)計(jì)能夠獲取具有相同公式的多組數(shù)據(jù)，使得GPU設(shè)備能夠并行計(jì)算。公式轉(zhuǎn)換能夠把字符串公式轉(zhuǎn)換為RPN表達(dá)式，用于后續(xù)解析。函數(shù)映射是將公式中的操作符與模塊已有的函數(shù)代碼對應(yīng)，以便按順序拼接kernel字符串。在執(zhí)行計(jì)算時，使用CPU串行計(jì)算能夠直接得到結(jié)果，而使用GPU協(xié)處理模塊，則先動態(tài)拼接成kernel字符串，經(jīng)過OpenCL編譯后發(fā)送到GPU設(shè)備計(jì)算并返回結(jié)果。與CPU計(jì)算相比，GPU協(xié)處理更適合高并行計(jì)算。函數(shù)優(yōu)化首先介紹了常用優(yōu)化方式，其中算法優(yōu)化是效率最高的方法。將函數(shù)按照使用方式分類，根據(jù)GPU硬件并行特性和函數(shù)本身算法特點(diǎn)優(yōu)化，重點(diǎn)介紹了財(cái)務(wù)函數(shù)和數(shù)學(xué)函數(shù)并舉例說明。經(jīng)過測試，所優(yōu)化的函數(shù)均達(dá)到了滿意的效果。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP332

【參考文獻(xiàn)】

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