计算机工程

作者：许乐, 安虹, 陈俊仕, 张鹏飞, 武铮

单位：中国科学技术大学 计算机科学与技术学院, 合肥 230026

关键词：神威·太湖之光,非结构网格,众核加速,离散访存,无依赖任务划分

基金：国家自然科学基金“面向E级计算系统的光滑粒子流体动力学高可扩展并行计算框架”（62102389）。

在国产异构众核平台神威·太湖之光上的非结构网格计算具有稀疏存储、离散访存、数据依赖等特点，严重制约了众核处理器的性能发挥。为解决稀疏存储和离散访存问题，提出一种N阶对角染色算法，以有效平衡主从核计算并利用从核将全局访存转化为LDM访问。针对数据依赖造成的计算竞争问题，采用自适应和无依赖的任务划分方法，避免并行计算时的数据冲突。为对处理器架构和非结构网格计算进行优化，采用主核与从核异步并行的方式，差异化使用主从核以充分利用硬件资源，同时，取消处理器提供的寄存器通信机制，降低从核阵列的同步开销同时便于扩展到新一代神威平台。此外，使用计算访存异步重叠技术来充分隐藏访存延迟。利用SpMV、Integration、calcLudsFcc算子进行实验，结果表明，相比主核实现，组合加速算法在不同算例规模下平均取得了10倍的加速效果，加速比最高可达24倍，N阶对角染色算法相比非染色分块算法取得了超过5.8倍的性能加速，有效提升了数据局部性和计算并行度。该算法对有依赖关系的计算冲突算子同样具有良好的加速性能，验证了自适应和无依赖任务划分方法的有效性。

来源：2022年第12期

《计算机工程》期刊编辑部

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