红黑Gauss-Seidel Stencil并行性和局部性优化

• 作者: 纪璎芮 袁良 张云泉
• 来源期刊: 计算机科学
• 学科: 工学
• 关键词: Stencil计算 分块 Gauss-Seidel
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 交叉与前沿|Interdiscipline & Frontier
• 页码范围: 363-370
• 页数: 8页
• 分类号: TP301
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/jsjkx.220100119

摘要

Stencil(模版计算)是一类常见的循环嵌套计算模式,被广泛应用于计算电磁、天气模拟、地球物理、海洋模拟等许多科学和工程模拟应用中.随着现代处理器体系结构的发展,多核和多层存储层次不断加深,研究并行性和局部性成为了提高程序运行速度的主要途径.分块是开发数据局部性和程序并行性的主要技术之一,目前,针对Stencil已提出了大量高效分块和向量化方法,但大多局限于具有较高并行度的Jacobi类型的Stencil.Gauss-Seidel Stencil具有更优的收敛速度,被广泛应用于多重网格的计算中.这类Stencil的数据依赖更为复杂,文中面向红黑排序的Gauss-Seidel Stencil设计了一种并行分块和向量化算法,提升了Gauss-Seidel Stencil的数据局部性、中粒度多核并行性以及核内细粒度并行性.实验结果证实了本文方案的有效性.