[发明专利]一种面向跨平台自动性能优化的单元计算构件及方法

说明书

本文涉及高性能数值模拟技术领域，尤其涉及一种面向跨平台自动性能优化的单元计算构件及方法。其中单元计算构件包括单元计算构件接口、循环特征适配模块、循环性能优化模板库、性能优化执行模块等部件，通过本文上述实施例的单元计算构件，可以复用单元计算循环间的共性性能优化技术，降低优化单元计算循环的优化复杂度，编写跨平台可移植的高性能单元计算循环，从而为数值模拟软件复用性能优化技术和跨平台性能可移植提供了新的技术途径。

技术领域

本文涉及高性能数值模拟技术领域，尤其涉及一种面向跨平台自动性能优化的单元计算构件及方法。

背景技术

高性能数值模拟是科学研究和工程设计的必要研究手段，并行的数值模拟软件是高性能数值模拟的工具。单元计算循环是数值模拟软件的主要浮点运算模式，单元计算循环性能优化是映射数值模拟软件模块到处理器体系结构并使之高效运行的主要技术途径。现有技术中，手工性能优化结合具体单元计算循环和具体处理器进行，性能优化在不同单元计算循环之间缺乏可复用性，在不同处理器体系结构平台之间缺乏可移植性，导致性能优化在面对批量复杂数值模拟软件适配多种处理器体系结构时将面临巨大的复杂度瓶颈。具体地，假设待优化批量数值模拟软件的单元计算循环总数量为M, 需要适配的处理器体系结构类型数量为N，则采用传统手工方式实施性能优化的复杂度可以表示为O(M×N)。随着数值模拟软件和处理器体系结构的日趋复杂和多样，M和N将不可避免的持续增长，传统手工性能优化的复杂度将成倍增加，性能优化成本难以承受，进而严重制约性能优化技术在复杂数值模拟软件研制中发挥作用。

如何解决现有技术迫切需要提升性能优化技术的可复用性和可移植性，从而缩短数值模拟软件模块的性能优化周期，降低性能优化的复杂度是亟需解决的问题。

发明内容

本文实施例提供了一种面向跨平台自动性能优化的单元计算构件及方法，用于解决现有技术中数值模拟领域单元计算循环优化效率低的问题。

本文实施例提供了一种面向跨平台自动性能优化的单元计算构件，所述单元计算构件包括，

单元计算构件接口，用于接收由网格实体浮点运算操作序列和变量数据构成的单元计算循环；

循环特征适配模块，用于将所述单元计算构件接口传递过来的单元计算循环进行分类，在循环性能优化模板库中匹配所述单元计算循环的分类，将所述单元计算循环对应的性能优化模板发送给性能优化执行模块；

所述性能优化执行模块，用于利用所述性能优化模板对所述网格实体浮点运算操作序列以及所述变量数据构成的所述单元计算循环进行优化，并将优化后的所述单元计算循环的计算结果反馈给所述单元计算构件接口。

作为本文实施例的一个方面，该单元计算构件还包括单元数值算法模块、单元循环管理模块；

所述单元数值算法模块，用于在所述单元计算构件接口接收所述单元计算循环之前，将单元数值算法标准化，并形成网格实体浮点运算操作序列；

所述单元循环管理模块，用于管理所述单元计算循环所需的变量数据，并将所述单元计算构件接口反馈的所述计算结果与其他单元计算循环交换。

本文实施例还提供了一种面向跨平台自动性能优化的单元计算构件实例化方法，该方法包括，

接收由网格实体浮点运算操作序列和变量数据构成的单元计算循环；

将所述单元计算循环进行分类，在循环性能优化模板库中匹配所述单元计算循环的分类，得到所述单元计算循环对应的性能优化模板；

利用所述性能优化模板对所述网格实体浮点运算操作序列以及所述变量数据构成的所述单元计算循环进行优化，执行优化后的所述单元计算循环，并得到计算结果。

本文实施例还提供了一种基于所述单元计算构件的数值模拟软件模块开发方法，该方法包括，