一个浮点数学函数库测试平台

来源：软件学报杂志2015年第6期北京时间：

作者：许瑾晨,黄永忠,郭绍忠,周蓓,赵捷

单位：许瑾晨，数学工程与先进计算国家重点实验室(解放军信息工程大学), 河南 郑州 45000211,黄永忠，数学工程与先进计算国家重点实验室(解放军信息工程大学), 河南 郑州 45000202,郭绍忠，数学工程与先进计算国家重点实验室(解放军信息工程大学), 河南 郑州 45000203,周蓓，数学工程与先进计算国家重点实验室(解放军信息工程大学), 河南 郑州 45000204,赵捷，数学工程与先进计算国家重点实验室(解放军信息工程大学), 河南 郑州 45000205

摘要：数学函数库作为CPU软件的重要组成部分,对于高性能计算机平台上的科学计算、工程数值计算起着极为关键的作用.现有的测试工具只能片面地对函数库进行测试,没有从正确性、精度和函数性能这3方面加以考虑,而且往往只针对一类目标体系结构,适用性有限.针对现有测试工具的缺陷,提出了面向多目标体系结构、全面可复用的一体化测试平台BMltest(basic math library test).测试平台结合函数特征值、IEEE-754特殊数以及利用浮点数生成规则实现的全浮点域指数分布的IEEE-754规范数构造了测试集,有效提高了测试集浮点数的覆盖率;提出了基于多精度库MPFR(multiple-precision floating-point reliable library)的精度测试方法,提高了精度测试的可靠性;提出了基于代码隔离的性能测试方法,最大限度地降低了外部环境对性能测试的干扰.针对大量的浮点测试结果,给出了合理的结果评价方案.测试平台使用的测试集数据与函数做到了相关性的极大分离,保证了测试方法的普适性.通过对包括GNU,Open64及Mlib函数库内所有855个函数的测试结果表明:BMltest平台的测试数据集更全面、有效,精度测试方法更可靠;与其他测试平台相比,性能测试结果更准确、稳定.

关键词：数学函数库;测试平台;IEEE-754;精度测试;性能测试

基金资助：国家高技术研究发展计划(863)(2009AA012201)