面向国产申威26010众核处理器的SpMV实现与优化

• 作者: 刘芳芳 吴长茂 敖玉龙 杨超 袁欣辉
• 来源期刊: 软件学报
• 学科: 工学
• 关键词: 稀疏矩阵向量乘 SpMV 申威26010处理器 异构众核并行 自适应优化
• 年，卷（期）: 2018,（12）
• 所属期刊栏目: 计算机体系结构
• 页码范围: 3921-3932
• 页数: 12页
• 分类号: TP303
• 字数: 5549字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13328/j.cnki.jos.005309

摘要

世界首台峰值性能超过100P的超级计算机——神威太湖之光已经研制完成,该超级计算机采用了国产申威异构众核处理器,该处理器不同于现有的纯CPU,CPU-MIC,CPU-GPU架构,采用了主-从核架构,单处理器峰值计算能力为3TFlops/s,访存带宽为130GB/s.稀疏矩阵向量乘SpMV(sparse matrix-vector multiplication)是科学与工程计算中的一个非常重要的核心函数,众所周知,其是带宽受限型的,且存在间接访存操作.国产申威处理器给稀疏矩阵向量乘的高效实现带来了很大的挑战.针对申威处理器提出了一种CSR格式SpMV操作的通用异构众核并行算法,该算法从任务划分、LDM空间划分方面进行精细设计,提出了一套动静态buffer的缓存机制以提升向量x的访存命中率提出了一套动静态的任务调度方法以实现负载均衡.另外还分析了该算法中影响SpMV性能的几个关键因素,并开展了自适应优化,进一步提升了性能.采用Matrix Market矩阵集中具有代表性的16个稀疏矩阵进行了测试,相比主核版最高有10倍左右的加速,平均加速比为6.51.通过采用主核版CSR格式SpMV的访存量进行分析,测试矩阵最高可达该处理器实测带宽的86％,平均可达到47％.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘芳芳	中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室	13	88	4.0	9.0
5	吴长茂	中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室	4	7	2.0	2.0
6	袁欣辉		1	3	1.0	1.0
7	敖玉龙		1	3	1.0	1.0