一种面向科学计算的数据流优化方法.PDFVIP

第 卷 第 期 计 算 机 学 报 ４０ ９ 　 　　 　　 　　 　　 Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．９ 年 月 ２０１７ ９ Ｓｅｔ．２０１７ ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳ ｐ 　 一种面向科学计算的数据流优化方法 ），） ） ） ） ） ），） １ ２ １ １ １ ３ １ ２ 申小伟 叶笑春 王 达 张 浩 王 飞 谭 旭 　 　 　 　 　 　 １） １） １） １） 张志敏 范东睿 唐志敏 孙凝晖 　 　 　 １）（中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室 北京 １００１９０） 　 　 ２）（中国科学院大学计算机与控制学院 北京 １０００４９） 　 　 ３）（中国科学院电子学研究所 北京 １０００９０） 　 　 摘 要 传统数据流结构通过多上下文来隐藏指令等待源操作数的延迟，然而这种隐藏方式只能部分提高数据流处 　 　 理器执行单元的利用率 在面向例如 、 和矩阵乘法等典型科学应用时，传统数据流结构的执行单元利用率 ． ＳｔｅｎｃｉｌＦＦＴ 仍然较低 科学计算中的核心程序一般是对不同数据进行相同的操作，而且这些操作可以并行执行，数据之间没有直 ． 接依赖关系 传统数据流结构是面向通用计算的，通常采用循环来实现对不同数据的相同操作 在这些循环中，迭代 ． ． 是按照顺序依次执行的，这导致了传统数据流结构没有利用科学计算的并行性来提高性能 所以传统数据流结构在 ． 处理这些规则的科学应用时没有协调好数据流计算模式和科学计算特征，而数据流计算是非常适合科学计算这种类 《 型的规则计算 基于科学计算的这些特征，该文提出了一种面向科学计算的数据流结构优化方法：循环流水优化方 ． 法 循环流水优化方法利用科学计算的分块和并行处理特征，对传统数据流结构中的上下文控制逻辑进行了改进，将 ． 科学计算中的循环采用硬件自迭代的方式实现，并将上下文切换逻辑进行了流水化，使数据流结构中的上下文以流 计 水线方式进入执行单元阵列，从而提高计算单元的利用率 面对这种循环