[發明專利]基于寄存器間通信的減少冗余讀取方法

在審

• 申請號: 201910022567.1
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109739678A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 甘霖;徐敬蘅;付昊桓;楊晉喆;王紫薇;楊廣文
• 申請（專利權）人: 國家超級計算無錫中心
• 主分類號: G06F11/07
• 分類號: G06F11/07;G06F13/28;G06F15/163
• 代理公司: 無錫知之火專利代理事務所(特殊普通合伙) 32318
• 代理人: 袁粉蘭

本發明提供的基于寄存器間通信的減少冗余讀取方法，屬于計算機技術領域，包括從核集群中一個y方向的m個從核分別從存儲在DMA中的待計算數據點集的y方向中讀取數據；若從核n的相鄰從核讀取的數據中包含有其y方向的邊界數據，則不從DMA中讀取被相鄰從核包含的y方向的邊界數據；從核n與相鄰從核通過寄存器通信得到其y方向的邊界；從核n從相鄰從核讀取其邊界數據；其中，從核集群中y方向上的從核的個數為m。該發明降低了直接從DMA中讀取數據的數據量，減輕了數據計算中的冗余讀取的部分，避免了數據浪費，提高了DMA帶寬的利用率。

技術領域

本發明計算機技術領域，尤其涉及一種基于寄存器間通信的減少冗余讀取方法。

背景技術

20世紀70年代以來，隨著超級計算機的興起，科學計算已成為主流科學范式之一，其重要性不亞于學科的理論和實驗分支。這種計算范式的使用極大地促進了各種科學領域的發展，如大氣模擬和地震模擬。在這些科學領域中，未對齊的存儲器存取操作，即包含一個或多個連續存儲器存取模式但不能總是對齊的主要存儲器存取行為，例如基于模板的應用(例如，大氣模擬和地震建模)以及協同存取。基于卷積神經網絡的程序(如深層學習應用)所占比例很大，通常會對性能帶來很大影響。

在過去的十年中，隨著對HPC應用(如數值模擬和深度學習)的計算能力的需求不斷增加，由傳統的通用CPU組成的超級計算機已經不能滿足性能要求。為了滿足日益增長的計算能力需求，異構系統或芯片成為最受歡迎的大規模科學計算解決方案之一。如中國的神威太湖之光，在2016年成為了世界上第一臺超過100pFLops的性能的超級計算機，是這種體系結構的代表。神威太湖之光自部署以來，提供了世界上最大的大氣模擬和地震模擬，極大地幫助人類防災和氣候變化模擬。隨著中國已發布的路線圖構建下一代(EXA規模)的超級計算機，該計劃(其處理器是基于新一代處理器)是最有前途的選擇。為了實現更好的性能和電源效率，神威太湖之光計算芯片(sw26010處理器)完全拋棄數據緩存結構，為更多的計算單元的處理器節省空間。

在計算數據時，每個從核均需要將點陣數據從DMA中加載到從核片上的存儲器。以標準的2Dstencil計算模型為例，每個數據點均要通過上下左右共12個數據進行計算，假設計算8*8的點陣數據，則每個從核均需要從DMA中讀入12*12的數據量用于計算，如果總共8個從核，則總共需要讀取8*12*12的數據量，各個從核之間有大量的數據重疊，從而造成了大量的數據浪費。

發明內容

本發明提供的基于寄存器間通信的減少冗余讀取方法，以解決現有技術中存在的冗余讀取問題。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

本發明提供的基于寄存器間通信的減少冗余讀取方法，包括

從核集群中一個y方向的m個從核分別從存儲在DMA中的待計算數據點集的y方向中讀取數據；

若從核n的相鄰從核讀取的數據中包含有其y方向的邊界數據，則不從DMA中讀取被相鄰從核包含的y方向的邊界數據；

從核n與相鄰從核通過寄存器通信得到其y方向的邊界；

從核n從相鄰從核讀取其邊界數據；

其中，從核集群中y方向上的從核的個數為m。

本發明提供的基于寄存器間通信的減少冗余讀取方法，優選地，包括每個從核所要計算的為NX*NY的點陣數據；

步驟“從核集群中一個y方向的m個從核分別從存儲在DMA中的待計算數據點集的y方向中讀取數據”具體為“從核集群y一個方向上的m個從核分別從存儲在DMA中的待計算數據點集沿y方向讀取NY行數據”。

本發明提供的基于寄存器間通信的減少冗余讀取方法，優選地，位于從核集群一個y方向上兩端的從核與相鄰從核讀取的數據中未包含的邊界數據直接從DMA中讀取。