计算机工程

作者：高宇, 程耀东, 张敏行, 程垚松, 毕玉江

单位：1. 中国科学院高能物理研究所, 北京 1000492. 中国科学院大学, 北京 1000493. 四川天府新区宇宙线研究中心, 四川 成都 610213

关键词：可计算存储,异构计算,现场可编程门阵列,大数据,高能物理

基金：国家自然科学基金(12075268); 中国科学院高能物理研究所创新基金(E15451U210)

高能物理实验数据处理普遍采用存算分离的计算模式, 计算过程中需要在计算节点和存储节点间传输数据。实验数据和数据分析需求的不断增长造成了数据传输瓶颈, 降低了系统整体的处理效率。针对上述问题提出面向高能物理的可计算存储系统。首先, 对存储软件EOS进行扩展, 在原架构的基础上增加可计算存储插件, 存储服务器解析用户命令后, 在文件I/O的基础上执行本地计算, 减少数据移动, 缓解网络压力, 提升数据处理效率。然后, 构建基于中央处理器-现场可编程门阵列(CPU-FPGA)异构计算架构的可计算存储服务器。针对I/O密集型任务计算复杂度较低的特点, 将适合并行计算的任务通过PCIe总线卸载到FPGA中, 扩展了存储服务器的计算能力。对系统的实验评估结果表明, 可计算存储系统能有效消除排队时间和网络延迟, 进而缩短计算任务的整体执行时间。基于FPGA的硬件加速, 有效弥补了存储服务器中CPU计算性能较弱的缺陷, 提升了可计算存储设备的算法通用性。在基于LHAASO的解码作业的测试中, 可计算存储系统实现了约6倍的速度提升。

来源：2026年第3期

《计算机工程》期刊编辑部

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