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GPU体系结构的革新和相应开发平台的发展使得GPU广泛地应用于科学计算领域。通过深入地分析GPU体系结构和存储层次的优缺点以及GPU上的关键性能特征，阐明了GPU体系结构、编程模型和存储层次之间的关系。针对GPU异构系统上的应用映射提出三种基本负载均衡优化策略：预取、流化、任务划分。试验结果揭示了不同的优化因子与优化效率之间的具体关联。