31、异构编程模型的相关工作综述

异构编程模型的相关工作综述

1 异构编程模型的背景与发展

随着计算架构的不断发展，从传统的单一CPU到现在的多核、众核、GPU、FPGA等多种异构硬件的出现，编程模型也经历了显著的变化。异构编程模型旨在充分利用不同类型的硬件资源，以实现更高的性能和更低的能耗。本文将重点探讨与异构编程模型相关的现有研究和技术，分析不同模型的优点、局限性及其应用场景。

1.1 异构编程模型的重要性

异构计算架构的兴起，使得传统的单一编程模型难以满足复杂计算任务的需求。为了充分发挥异构硬件的优势，研究人员提出了多种编程模型，旨在简化编程难度并提高程序性能。这些模型不仅解决了硬件资源的有效利用问题，还促进了软件开发的效率和可移植性。

1.2 主要的异构编程模型

1.2.1 基于指令的编程模型

基于指令的编程模型通过扩展指令集来支持异构硬件。例如，开放加速器指令集（Open Accelerator Instruction Set）和OpenMP 4.0是两种典型的基于指令的编程模型。

• 开放加速器指令集 ：这是一种专门为异构计算设计的指令集，能够直接在CPU和加速器之间传递指令，简化了编程流程。
• OpenMP 4.0 ：它扩展了传统的OpenMP标准，增加了对GPU和其他加速器的支持，使得开发者可以更容易地编写并行代码。

1.2.2 显式异构编程模型

显式异构编程模型要求程序员明确指定代码在哪个硬件上执行。这种模型提供了更高的灵活性，但也增加了编程