项目名称: 基于异构体系结构的稀疏矩阵分解算法并行化研究

项目编号: No.61502516

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 邹丹

作者单位: 中国人民解放军国防科技大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 稀疏矩阵分解是科学与工程计算领域求解大规模稀疏线性方程组的核心算法,也是求解过程中最耗时的部分。近年来,一系列稀疏矩阵算法通过异构体系结构平台获得了显著的加速比,然而,由于任务间大量数据依赖关系以及访存的不规则,面向异构体系结构的稀疏矩阵分解算法研究存在计算效率低、并行性能低等问题。本项目以稀疏矩阵分解为研究对象,从并行算法设计和体系结构设计两方面出发,在研究CPU-GPU和CPU-MIC两类通用异构体系结构计算平台上的算法并行化设计的基础上,设计并实现基于FPGA的可重构算法加速器,进而构建包含GPU、MIC和FPGA三种不同特性的算法加速器的混合异构体系结构计算平台,实现不同计算单元的体系结构特征与稀疏矩阵分解不规则计算特征的适配,从而有效提高稀疏矩阵分解算法的计算性能和适应性。

中文关键词: 异构体系结构;稀疏矩阵分解;高性能计算;可重构计算

英文摘要: Sparse matrix factorization is the core algorithm and the most computationally intensive component in solving large sparse linear systems in the field of scientific and engineering computing. The recent use of heterogeneous computing platform to accelerate sparse matrix algorithm shows the potential to achieve significant acceleration relative to desktop performance. However, sparse matrix factorization on heterogeneous computing platform has not been explored sufficiently due to the large degree of task and data dependencies and highly irregular memory access patterns. The aim of our project is to accelerate the sparse matrix factorization process, with full consideration of both algorithm and architecture design. Based on the analysis of the algorithm parallel technology on computing platform with the CPU-GPU and the CPU-MIC general heterogeneous architecture, we would design and construct the FPGA-based reconfigurable accelerator. On the basis of the above research, we will built a hybrid heterogeneous computing platform with three types of accelerators, including GPU, MIC and FPGA. Different sub-process of the sparse matrix factorization process will be mapped to different computing units according to its computational characteristics, in order to accelerate the process of sparse matrix factorization and enhance its adaptability.

英文关键词: Heterogeneous architecture;Sparse matrix factorization;High-performance computing;Reconfigurable computing

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