[發(fā)明專利]一種基于異構(gòu)眾核的LBM并行優(yōu)化方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110440081.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN113127200A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張武;張曉瀟;其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州流場(chǎng)信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/50
• 分類號(hào): G06F9/50;G06F13/28;G06F9/38;G06F9/30;G06F30/28
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于異構(gòu)眾核的LBM并行優(yōu)化方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)LBM并行運(yùn)算特性對(duì)“神威·太湖之光”的單核組進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、循環(huán)運(yùn)算、通信方式上進(jìn)行優(yōu)化；

步驟二，在LDM上，采取雙緩沖模式讓LBM并行計(jì)算更加高效，同時(shí)采取了新的數(shù)據(jù)塊格式；

步驟三，在進(jìn)程任務(wù)劃分上，根據(jù)并行度和算法難易，采取二維劃分策略，同時(shí)根據(jù)LBM并行運(yùn)算特性進(jìn)行了計(jì)算結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于異構(gòu)眾核的LBM并行優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟一包括：

步驟十一，優(yōu)化后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，存儲(chǔ)格式為數(shù)組結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體(Structure ofArray)結(jié)構(gòu)。按照格點(diǎn)信息類別分別存儲(chǔ)格點(diǎn)的類型信息、格點(diǎn)的鄰居信息和格點(diǎn)的分布函數(shù)(包括碰撞后和遷移后的分布函數(shù))，但是化后的格點(diǎn)碰撞過(guò)程仍然需要其18個(gè)鄰居的分布函數(shù)信息，但是由于其所有鄰居的分布函數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)存連續(xù)的區(qū)域，因此計(jì)算過(guò)程在讀取過(guò)程沒有過(guò)多消耗；

步驟十二，LBM并行程序中存在大量循環(huán)迭代計(jì)算，通過(guò)對(duì)這些循環(huán)迭代過(guò)程進(jìn)行展開、指令重排能夠提高對(duì)寄存器的利用效率，避免過(guò)多不必要的讀寫操作，提高程序的訪存效率，加快程序的執(zhí)行效率；

步驟十三，為了充分減少通信帶來(lái)的時(shí)間消耗，啟動(dòng)從核之間的寄存器通信，該通信方式速度遠(yuǎn)超過(guò)直接訪問(wèn)主存方式。這個(gè)過(guò)程需要將64個(gè)計(jì)算核心的數(shù)據(jù)規(guī)約到0號(hào)核心。因?yàn)閺暮酥g的寄存器通信只能進(jìn)行行與行或者列與列之間的通信，為了加快該規(guī)約過(guò)程的速度，程序規(guī)約過(guò)程。首先，對(duì)于每一行，0、2、4、6號(hào)核心分別接收1、3、5、7號(hào)核心的結(jié)果。然后，0號(hào)和4號(hào)核心分別接收2、6號(hào)核心的結(jié)果。最后0號(hào)核心得到每行最終的結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于異構(gòu)眾核的LBM并行優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟二LDM優(yōu)化包括：

申威26010處理器中每個(gè)計(jì)算核心有64KB大小的LDM，從核可以通過(guò)DMA方式與主存進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為了提高“申威26010”處理器的加速性能，降低從核間的通信開銷是一個(gè)關(guān)鍵步驟。雙緩沖模式是在需要多次DMA讀寫操作的碰撞遷移計(jì)算過(guò)程中，在從核的局部存儲(chǔ)空間上申請(qǐng)大小為通信數(shù)據(jù)2倍的內(nèi)存空間，用來(lái)存放兩份同樣大小且互為對(duì)方的緩沖數(shù)據(jù)。通過(guò)程序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)雙緩沖模式，除了第一次和最后一次的數(shù)據(jù)通信過(guò)程，每次從核進(jìn)行計(jì)算的同時(shí)，進(jìn)行下一次計(jì)算的讀取(或存儲(chǔ))數(shù)據(jù)的通信。同時(shí)提出新的數(shù)據(jù)塊格式，以適合雙緩沖模式的數(shù)據(jù)塊傳遞。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于異構(gòu)眾核的LBM并行優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟三包括：

二維劃分策略需要跟上下左右四個(gè)面交換面上的數(shù)據(jù)，跟右上、左上、左下和右下交換邊的數(shù)據(jù)。這種策略能夠保證并行度和通信復(fù)雜度都能得到均衡，為算法的可擴(kuò)展性提供了很好的基礎(chǔ)；計(jì)算結(jié)構(gòu)上，計(jì)算核心陣列負(fù)責(zé)算法中碰撞與遷移部分的計(jì)算，這部分也是算法中計(jì)算最密集的部分，能夠充分利用計(jì)算核心資源。