[發明專利]一種基于高性能可重構計算的超級計算機

在審

• 申請號: 201910406990.1
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110262996A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 向志宏;吳君安;楊延輝
• 申請（專利權）人: 北京超維度計算科技有限公司
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78;G06F13/38;G06F13/42
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

本發明涉及一種基于高性能可重構計算的超級計算機，包括：機器感知機，用于獲取可重構數據；RPU陣列，用于對輸入的可重構數據進行計算；主控系統，用于控制將可重構數據傳輸至RPU陣列；機器行為器，用于輸出計算結果和/或執行超級計算機指令；編譯系統，用于將應用任務進行標記和預處理，并分解為主控系統執行代碼和RPU執行代碼，并最終生成主控系統的控制碼、彈性連接控制信息和RPU陣列的各項配置信息；以便在控制碼的控制下，形成機器感知機與RPU陣列的數據通路，以及形成機器行為器與RPU陣列的數據通路；以及彈性連接控制信息使得RPU陣列形成彈性的計算架構；以及RPU陣列的各項配置信息對RPU陣列中的RPU進行配置，用于對可重構數據進行計算。

技術領域

本發明涉及可重構計算領域，尤其是涉及一種基于高性能可重構計算的AI超級計算機。

背景技術

隨著科技的進步，人工智能(artificial intelligence，AI)的發展突飛猛進。但是其運行的平臺絕大部分仍然是基于中央處理器(central processing unit，CPU)、圖形處理器(graphics processing unit，GPU)、現場可編程門陣列(field programmable gatearray，FPGA)和專用集成電路(application specific integrated circuit，ASIC)及其組合形成的平臺。目前，上述運行平臺在AI產品部署的時候給開發者和用戶依舊造成了很多困擾。

例如CPU的靈活度最高，但是對于AI等需要大量并行計算的場景下，其效能比非常的低。GPU和FPGA的使用解決了一部分并行計算的問題，但是功耗和成本仍然是影響其部署的重要原因。對于ASIC來說，具有很好的效能比，但是AISC只能適應固定的算法，對算法的演進卻無能為力。其次，由CPU、GPU、FPGA和ASIC的一種或多種組成的平臺在系統架構的復雜性、算力的可擴充性、系統的功耗和成本等方面都不盡人意。

對于現有的X86架構下通過高速串行計算機擴展總線標準(peripheralcomponent interconnect express，PCIE)擴展AI算力的產品在實際應用中對快速迭代AI算法的支持，以及對算力部署的靈活性均受到較大的制約。如今運行平臺已經成為限制AI部署的最大制約因素。

發明內容

本發明基于AI計算的特點，以X86架構為基礎，通過主處理器的PCIE接口連接一個或多個可重構計算單元(reconfigurable processing unit，RPU)陣列，可根據產品需求和使用環境彈性部署算力，可支持邊緣計算、大規模計算以及極大規模計算，還可支持無需指令驅動的各種神經網絡計算、支持在線訓練與在線算法迭代，并且具備極高的通用性、靈活性和能效比。

為實現上述目的，本發明一方面提供了一種基于高性能可重構計算的超級計算機，包括：至少一個機器感知機，用于獲取環境感知信息和/或設備輸入信息作為可重構數據；至少一個可重構計算單元RPU陣列，用于對輸入的可重構數據進行計算；主控系統，用于控制將可重構數據傳輸至至少一個RPU陣列；至少一個機器行為器，用于輸出計算結果和/或執行超級計算機指令；編譯系統，用于將應用任務進行標記和預處理，并分解為主控系統執行代碼和RPU執行代碼；根據至少一個RPU陣列對RPU執行代碼進行代碼變換和優化，最終生成主控系統的控制碼、彈性連接控制信息和RPU陣列的各項配置信息；以便在控制碼的控制下，形成至少一個機器感知機與至少一個RPU陣列的數據通路，以及形成至少一個機器行為器與至少一個RPU陣列的數據通路；以及彈性連接控制信息使得至少一個RPU陣列形成彈性的計算架構；以及RPU陣列的各項配置信息對至少一個RPU陣列中的RPU進行配置，用于對可重構數據進行計算。