[發(fā)明專利]一種并行矩陣乘算法的加固方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810502409.1
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108733628B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海濱;王楊圣;戴茜茜;惠志堅;葉靜;孫洪文
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06T1/20
• 代理公司: 32200 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 丁濤

本發(fā)明公開了一種并行矩陣乘算法的加固方法，用于降低矩陣乘法的ABFT加固開銷，包括如下步驟：（1）、首先對矩陣乘的輸入輸出進行編碼，根據(jù)編碼值校驗計算結(jié)果并保存所有可能的錯誤列表；（2）、對錯誤列表進行預(yù)處理，排除一些誤判的錯誤，避免不必要的校正，其中排除錯誤的方法采用相對誤差法，在校正錯誤之前加入一個錯誤檢測，隨后對剩余的錯誤進行校正。如果更正了一個或多個錯誤，則更新錯誤列表，經(jīng)過多次迭代后可校正大部分的錯誤。（3）、剩下的無法用算法校正的錯誤，采用重新計算的策略。本發(fā)明的加固方法能夠在提升系統(tǒng)可靠性的同時提高執(zhí)行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種并行矩陣乘算法的加固技術(shù)，可以應(yīng)用于各種應(yīng)用到矩陣乘算法的技術(shù)領(lǐng)域例如圖像處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。

背景技術(shù)

目前，圖形處理單元(GPU)的并行計算架構(gòu)大幅提升了計算機大規(guī)模運算的速度，在高性能計算應(yīng)用中顯示出巨大的潛力。GPU被應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如圖像處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和其他高性能計算應(yīng)用等，它在現(xiàn)代工業(yè)中也越來越受歡迎。近年來，NVIDIA等GPU制造商一直在開發(fā)用于汽車駕駛應(yīng)用的GPU計算平臺。

高能粒子可能會引起存儲器元件的位翻轉(zhuǎn)，或?qū)е缕渌壿嬰娐啡缬嬎銌卧械乃矐B(tài)電壓脈沖。隨著CMOS制備工藝尺寸的不斷縮減，邏輯電路對高能粒子導(dǎo)致的軟錯誤更加敏感。眾多的實驗結(jié)果表明，在高能粒子打擊下，GPU比其他集成電路器件具有更高的錯誤率。需要說明的是，可靠性要求是取決于應(yīng)用的。在部分應(yīng)用中GPU的可靠性是至關(guān)重要的，比如在航天器、人造衛(wèi)星或自動駕駛等應(yīng)用中，軟錯誤可能會導(dǎo)致極其嚴重的后果。而在諸如音頻或視頻的個人娛樂應(yīng)用中，一定數(shù)量的軟錯誤則是可以容忍的。

糾錯碼(ECC)機制是存儲器中最常見的加固技術(shù)之一，也可應(yīng)用于GPU中以降低軟錯誤率。然而，采用此方案會導(dǎo)致時間、空間和功耗方面的高昂代價，而且只有特定系列的高端GPU才配備ECC。其他一些常見的加固方法，如冗余和檢查點技術(shù)，主要是在檢測到錯誤后使用重新計算的方法。基于冗余的加固技術(shù)之一是TMR(三模冗余法)，在實驗中可以證明該技術(shù)能提高系統(tǒng)的可靠性。但是盡管TMR能夠有效地解決軟錯誤的問題，它會導(dǎo)致三倍的資源消耗，而在某些應(yīng)用程序中，資源是有限的。

因此，我們提出了一種矩陣乘法的基于算法的加固技術(shù)，該方法能夠在提升系統(tǒng)可靠性的同時提高執(zhí)行效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于設(shè)計基于ABFT算法的矩陣乘加固方法，能夠消耗較少的資源實現(xiàn)算法加固，注錯仿真結(jié)果證明本技術(shù)比現(xiàn)有的技術(shù)執(zhí)行效率更高。本發(fā)明的主要內(nèi)容是對多個錯誤隨機分布的情況進行錯誤校正。在多個錯誤隨機分布的情況中，傳統(tǒng)編碼校驗算法會檢測到比實際誤差更多的誤差位置，在錯誤校正時會導(dǎo)致不必要的耗時。然而，在多數(shù)情況中只有少數(shù)的錯誤是真實錯誤。為了解決這個問題，本發(fā)明提供了一種新的基于ABFT算法的加固技術(shù)，以進一步降低開銷。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種并行矩陣乘算法的加固方法，用于降低矩陣乘法和FFT的ABFT開銷，包括如下步驟：

(1)、首先對矩陣乘的輸入輸出進行編碼，根據(jù)編碼值校驗計算結(jié)果并保存所有可能的錯誤列表。

(2)對錯誤列表進行預(yù)處理，排除一些誤判的錯誤，避免不必要的校正，其中排除錯誤的方法采用相對誤差法，在校正錯誤之前加入一個錯誤檢測。隨后對剩余的錯誤進行校正。如果更正了一個或多個錯誤，則更新錯誤信息，經(jīng)過多次迭代后可校正大部分的錯誤。

(3)、剩下的無法用算法校正的錯誤，采用重新計算的策略。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的加固方法能夠在提升系統(tǒng)可靠性的同時提高執(zhí)行效率。

附圖說明

圖1是具體的編碼過程的示意圖；

圖2是典型的錯誤分布圖示意圖；