Advanced Code Generation in Digital Signal Processing

Die numerische Software der Zukunft wird sich von den jetzigen Formen numerischer Software erheblich unterscheiden. Zuverlässigkeit, Portabilität über sich rasch ändernde Plattformen und Laufzeit-Effizienz werden auch weiterhin die klassischen Qualitätskriterien hochwertiger Software sein. Das Erreichen dieser Ziele wird durch wachsende Problemgrößen, komplizierter werdende Computersysteme und neuartige Nutzungsformen über Internet und Grids immer schwieriger. Numerische Spezial-Software in Verbindung mit Spezial-Compilern wird daher in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen. Dieser revolutionäre Ansatz zur Software-Entwicklung ist ein Kernthema des beantragten Forschungsprojekts, dessen Endziel die Automatisierung der Leistungsoptimierung numerischer Software für eine sehr breite Palette heutiger und künftiger Hardware ist. Der Rahmen des Projekts reicht von neuartigen Instruktionen moderner Prozessoren über konventionelle Hochleistungsrechner (Mehrprozessor-Systeme und Cluster-Computer verschiedenster Bauart einschließlich der Spitzenprodukte der IBM-Computer-Reihe BG/L) bis zur Forschung an zukünftigen Architekturen der BG/C-Systeme der IBM. Der Schwerpunkt der bisherigen und geplanten Forschungsarbeit von Franz Franchetti sind diskrete lineare Transformationen wie z.B. diskrete Fourier-Transformation, Sinus- und Kosinus-Transformationen, oder Wavelet- Transformationen. In den zwei Jahren des beantragten Forschungsprojekts soll die maschinelle Erzeugung und das automatische Anpassen von Hochleistungsprogrammen im Bereich diskreter linearer Transformationen an gegebene Computer- Plattformen weiterentwickelt werden. Programme, die das Resultat der neu entwickelten Methoden sind, werden leistungssteigernde Möglichkeiten moderner Computersysteme, wie z. B. Instruktionen zur kombinierten Ausführung von Additionen und Multiplikationen, Multimedia-Vektorerweiterungen, tiefe Speicher-Hierarchien, programmgesteuertes Prefetching und Multiprozessorsysteme voll ausnutzen.