[發明專利]基于GPU的大數計算系統

有效

• 申請號: 202110270744.5
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112988114B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 程寧波;鄒偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06F7/57
• 分類號: G06F7/57;G06F17/16
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明涉及科學計算領域，具體涉及一種基于GPU的大數計算系統，旨在解決大數計算耗時多和使用技術門檻高的問題。本發明的基于GPU的大數計算系統包括：大數計算硬件系統和大數計算軟件系統，且大數計算軟件系統運行于大數計算硬件系統上。其中，大數計算軟件系統包括：客戶端軟件和服務端軟件；客戶端軟件用于向服務端軟件發送計算請求信息；服務端軟件用于根據計算請求信息，進行大數計算并向客戶端軟件返回運算信息。服務端軟件是一個多層軟件，利用GPU眾多的、并行的處理器實現基本大數計算和大數矩陣計算。本發明可以大幅度縮短大數計算任務的時間，并且使用者不需要熟悉或掌握大數計算的相關內容而非常方便的完成大數計算任務。

技術領域

本發明涉及科學計算領域，具體涉及一種基于GPU的大數計算系統。

背景技術

目前計算機編程語言中，其數據類型所能表達的數值范圍受到其數據類型位數的限制。用于計算的基本數據類型包括整形和浮點型兩大類。常見編程語言中，整形數據類型中數值范圍最大的是64位整型數據，浮點數據類型中范圍最大的是64位的雙精度浮點數據。目前，也有個別編程語言支持128位的數據類型。但是，無論是64位的還是128位的數據類型，它們能夠表達的數值范圍是有限的，所能表達的有效數字位數及精度是有限的。

在物理模擬、天文計算中的某些領域，常規計算不能滿足數值范圍和計算精度的要求，而大數計算能夠處理任意精度和范圍的計算。目前，大數計算主要依賴于某些開源的庫(譬如GMP)，并依靠CPU來進行計算。隨著科學研究的日益深入，某些模擬計算領域對大數計算的時效性要求越來越高。然而，在這些領域中大數計算存在如下幾個方面的問題：1)大數計算與常規計算的原理不同，大數計算需要花費更多的CPU計算時間，完成某些模擬計算所耗費的時間遠遠超出預期；2)現有的大數計算庫的使用門檻較高，不便于特定領域人員的快速使用。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出了一種基于GPU的大數計算系統，有效提高了大數計算的速度。

本發明提出了一種基于GPU的大數計算系統，所述系統包括：大數計算硬件系統和大數計算軟件系統；

所述大數計算軟件系統運行于所述大數計算硬件系統上；

其中，

所述大數計算軟件系統包括：客戶端軟件和服務端軟件；

所述客戶端軟件用于向所述服務端軟件發送計算請求信息；

所述服務端軟件用于根據所述計算請求信息，進行大數計算并向所述客戶端軟件返回運算信息。

優選地，所述計算請求信息包括：程序代碼，以及調試控制指令或運行控制指令。

優選地，所述運算信息包括：計算結果，以及調試信息或運行信息。

優選地，所述服務端軟件包括：通訊層、任務管理層、計算單元層和解釋器層；

其中，

所述通訊層包括通訊管理器，用于執行所述服務端軟件與所述客戶端軟件之間的通訊任務；

所述任務管理層包括任務管理器，用于根據接收到的所述計算請求信息以及硬件的資源占用情況，分配和調度計算任務；

所述計算單元層包括：矩陣計算單元陣列和大數計算單元陣列；

所述矩陣計算單元陣列包括多個矩陣計算單元，所述矩陣計算單元用于處理矩陣計算相關的處理邏輯；

所述大數計算單元陣列包括多個大數計算單元；所述大數計算單元是大數計算的底層處理單元，用于處理大數計算的基本運算；