Iterative solutions of sparse linear systems and sparse eigenvalue problems have a fundamental role in vital fields of scientific research and engineering. The crucial computing kernel for such iterative solutions is the multiplication of a sparse matrix by a dense vector. Efficient implementation of sparse matrix-vector multiplication (SpMV) and linear solvers are therefore essential and has been subjected to extensive research across a variety of computing architectures and accelerators such as central processing units (CPUs), graphical processing units (GPUs), many integrated cores (MICs), and field programmable gate arrays (FPGAs). Unleashing the full potential of an architecture/accelerator requires determining the factors that affect an efficient implementation of SpMV. This article presents the first of its kind, in-depth survey covering over two hundred state-of-the-art optimization schemes for solving sparse iterative linear systems with a focus on computing SpMV. A new taxonomy for iterative solutions and SpMV techniques common to all architectures is proposed. This article includes reviews of SpMV techniques for all architectures to consolidate a single taxonomy to encourage cross-architectural and heterogeneous-architecture developments. However, the primary focus is on GPUs. The major contributions as well as the primary, secondary, and tertiary contributions of the SpMV techniques are first highlighted utilizing the taxonomy and then qualitatively compared. A summary of the current state of the research for each architecture is discussed separately. Finally, several open problems and key challenges for future research directions are outlined.


翻译:稀薄线性系统和稀薄的黄素值问题的迭代解决方案在科学研究和工程的重要领域具有根本作用。这种迭代解决方案的关键计算核心是:由密度高的矢量媒介使稀薄的矩阵变倍。因此,高效实施稀薄的矩阵-矢量倍增(SpMV)和线性求解器至关重要,并已在各种计算机结构和加速器,如中央处理器、图形处理器、许多集成核心(MICs)和外地可编程门阵列(FPGAs)中进行广泛研究。要充分发挥一个架构/加速器的潜力,就需要确定影响有效实施SpMV的因素。本文章首次介绍了种类的深入调查,涵盖200多个州级的热度线性系统,重点是计算SpMV(CPs)、图形处理器(GPPUs)、许多通用的迭代式解决方案和SpMV技术(MICs)以及外地可编程门阵列阵列阵列(FPGGGGGGGAs),这篇文章包括对所有架构的SmMV技术的审查,用于整合当前单一分类的单一分类/CSuplentalal-chamastration 以及作为当前主要结构的分类和第二阶段研究贡献。

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