[發(fā)明專利]一種基于申威26010處理器的稀疏矩陣向量乘異構眾核實現方法

有效

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• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106775594B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 劉芳芳;楊超;吳長茂
• 申請（專利權）人: 中國科學院軟件研究所
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種基于申威26010處理器的稀疏矩陣向量乘異構眾核實現方法，其特征在于包括：自適應優(yōu)化、任務劃分和向量x訪存三個步驟，首先針對輸入的稀疏矩陣進行稀疏矩陣向量乘SpMV計算時的三個參數，即調度方式、向量x的最優(yōu)靜態(tài)緩沖區(qū)大小、向量x靜態(tài)緩沖區(qū)讀取的起始位置進行自適應優(yōu)化，從而獲得該稀疏矩陣的SpMV最優(yōu)性能；然后根據優(yōu)化后的調度方式進行任務劃分；最后基于優(yōu)化后的調度方式、向量x的最優(yōu)靜態(tài)緩沖區(qū)大小、向量x靜態(tài)緩沖區(qū)讀取的起始位置三個參數進行從核計算，每個從核計算時對向量x訪存采用動靜態(tài)的訪存機制，從而實現基于申威26010處理器的SpMV異構眾核的過程；

其中，所述自適應優(yōu)化過程如下：

針對每個輸入稀疏矩陣，選取最適用的三個參數：調度方式、向量x的最優(yōu)靜態(tài)緩沖區(qū)大小、向量x靜態(tài)緩沖區(qū)讀取的起始位置，首先選擇最優(yōu)的向量x的靜態(tài)緩沖區(qū)大小，起始為128，最大值為max_x_size，每128遞增；然后選取最優(yōu)的向量x靜態(tài)緩沖區(qū)讀取的起始位置；最后選擇最優(yōu)的調度方式，所有參數的選擇都采用預先運行SpMV的相應函數并選取最小執(zhí)行時間對應的參數的方法來進行；

所述任務劃分如下：

對于稀疏矩陣，采用一維劃分方式，所述一維劃分方式又有兩種：靜態(tài)任務劃分和動態(tài)任務劃分；所述兩種方式分別適用于不同類型的稀疏矩陣；靜態(tài)任務劃分適用于每行非零元分布比較均勻，且向量x的訪存行為差異不大的稀疏矩陣；動態(tài)任務劃分則相反；

所述靜態(tài)任務劃分是將稀疏矩陣按行等分，每個從核計算m/64行，從核內部循環(huán)執(zhí)行，每次只計算稀疏矩陣的srow行，其中srow為當前申威26010眾核處理器一個從核的LDM可以容納的最多稀疏行大小；所述靜態(tài)任務劃分方式每個從核執(zhí)行的稀疏矩陣行數基本相同；

所述動態(tài)任務劃分是將稀疏矩陣中的srow行的計算視為一個子任務，形成任務池，每個從核一次只負責一個子任務，執(zhí)行結束后再取下一個子任務進行計算；所述動態(tài)任務劃分方式時每個從核執(zhí)行的稀疏矩陣的行數根據當前從核的執(zhí)行情況動態(tài)調整，每個從核執(zhí)行的稀疏矩陣的行數可能大不相同。

2.根據權利要求1所述的基于申威26010處理器的稀疏矩陣向量乘異構眾核實現方法，其特征在于：針對靜態(tài)任務劃分和動態(tài)任務劃分，設計了動-靜態(tài)任務調度方式，即只在第一次運行SpMV時采用動態(tài)調度，記錄每個計算核心所分配的任務，在第二次及以后的SpMV執(zhí)行中，均按照第一次的任務分配方式進行處理，稱為動-靜態(tài)任務調度。

3.根據權利要求1所述的基于申威26010處理器的稀疏矩陣向量乘異構眾核實現方法，其特征在于：所述向量x訪存機制為：在申威26010眾核處理器上，采用動靜態(tài)的訪存機制，設置向量x的兩塊緩存區(qū)，分別為動態(tài)緩存區(qū)和靜態(tài)緩存區(qū)，靜態(tài)緩存區(qū)加載一次后重復運行，動態(tài)緩存區(qū)在靜態(tài)緩存區(qū)沒有命中時使用，動態(tài)緩存區(qū)根據實際運行情況多次加載，這樣充分利用稀疏矩陣非零元的局部性，提高帶寬利用率。

4.根據權利要求1所述的基于申威26010處理器的稀疏矩陣向量乘異構眾核實現方法，其特征在于：所述起始位置有兩種選擇：第一，從當前從核計算的行塊的起始位置讀取，記為start-x-row；第二，從當前從核計算行塊所需的第一個訪問的向量x的元素處讀取，記為start-x-current，不同的稀疏矩陣將采用不同的起始位置以提升性能。