[发明专利]一种矩阵数据架构及其基于压缩稀疏列的加速SPMV的方法

权利要求书

1.一种矩阵数据架构，其特征在于，包括矩阵头和矩阵块；所述矩阵头包括了矩阵行、列数，非零元个数、矩阵块的个数和向量化长度S_VVec，每一个所述矩阵块对应的x向量像素几何方块的边长为S_ImgB；所述矩阵块的结构至少有两种，分别为定长稠密VxG块和定长稀疏VxG块。

2.根据权利要求1所述的矩阵数据架构，其特征在于，所述定长稠密VxG块和所述定长稀疏VxG块均包括矩阵块头和VxG数组；所述矩阵块头包括子矩阵的行和列范围描述、VxG的个数、每个VxG包含的列数S_VxG、每一列包含矩阵块元素的个数S_E；所述VxG数组包括矩阵块元素数组、每个VxG对应x分量的下标数组和对应y向量的范围；所述矩阵块中第i个VxG对应的非零元素稠密子矩阵存放在所述矩阵块元素数组的第S_VxG*(i-1)*S_E至到第S_VxG*(i)*S_E-1个元素中，并且按照行块优先的方式存放矩阵块元素。

3.根据权利要求2所述的一种矩阵数据架构，其特征在于，同一列上的非零元素存储在多个矩阵块元素中，稠密的矩阵块元素是长度固定为S_VVec的向量，存储在同一个稠密矩阵块元素中的矩阵元素具有相同的列下标和连续行下标。

4.根据权利要求2所述的一种矩阵数据架构，其特征在于，所述定长稀疏VxG块的VxG数组还包括每个VxG中矩阵块元素的非零元素指示位图向量。

5.根据权利要求4所述的一种矩阵数据架构，其特征在于，同一列上的非零元素存储在多个矩阵块元素中，稀疏的矩阵块元素是一个行下标范围长度不大于S_VVec的向量，同一个稀疏的矩阵块元素中的矩阵元素具有相同的列下标。

6.根据权利要求2所述的一种矩阵数据架构，其特征在于，所述VxG连接共享访问相同矩阵行下标的多列矩阵块元素，并确保在相邻的矩阵块元素中要访问的矩阵行下标是相同的或者是相邻的；所述VxG对应一个稠密的子矩阵且VxG上不同列的列下标并不一定是连续的。

7.一种基于压缩稀疏列的加速SPMV的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将输入的稀疏矩阵A的矩阵格式转换为权利要求1-6任一所述的矩阵数据架构，该矩阵数据架构为稀疏矩阵存储格式；

步骤二：对局部临时y向量重排序和完全向量化的SPMV计算。

8.根据权利要求7所述的一种基于压缩稀疏列的加速SPMV的方法，其特征在于，所述步骤二的具体流程为：

S1:输入步骤一中格式转换后的稀疏矩阵A、长度为n的向量x、长度为m的向量y，向量化长度为S_VVec；输入局部行向量重排映射集合{ι_k}和逆映射集合{ι_k^-1}；

S2：进行局部临时y向量重排序和完全向量化的SPMV计算，使得_z＝局部临时向量重排序(ι_k,y)和

S3：令向量

S4：以S3中作为S2中的y向量，对矩阵A的每一个子矩阵块A^k循环执行步骤S2和S3，直至所有的子矩阵块A^k完成完全向量化的SPMV计算。