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[发明专利]基于序列分层的异构众核快速傅里叶变换方法-CN201910918627.8有效
发明人： 孙唯哲;陈鑫;陈德训;刘鑫;李芳;徐金秀;郭恒;赵朋朋 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-09-26 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： G06F17/14 文献下载
摘要：本发明公开一种基于序列分层的异构众核快速傅里叶变换方法，包括以下步骤：S1、将待转序列按FFT运算层序进行分块，分块大小为当前运算层一次基本运算的子序列大小，即第1次分块时，每个分块的大小为2，即将输入序列分成大小为2的若干个小块；第2次分块时，每个分块的大小为4，即将输入序列分成大小为4的若干个小块；以此类推，第n次分块时，每个分块的大小为2n，即将输入序列分成大小为2n的若干个小块；一直分到每个分块的大小与输入序列的长度相同为止；S2、将每一层的分块并行地利用异构众核架构进行加速运算，通过片上网络实现分块内部的众核加速。本发明提高大规模数据的FFT算法性能。
基于序列分层异构众核快速傅里叶变换方法

[发明专利]基于循环段的众核程序重构方法-CN201910910103.4有效
发明人：徐金秀;何香;陈鑫;刘鑫;李芳;孙唯哲;郭恒;徐占;赵朋朋 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-09-25 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： G06F8/72 文献下载
摘要：本发明公开一种基于循环段的众核程序重构方法，包括基于循环段拆分的重构算法和基于循环段合并的重构算法，其中，所述基于循环段拆分的重构算法包括基于主从协同任务的循环段拆分和基于空间压缩的循环段拆分，所述基于循环段合并的重构算法包括基于相似结构的循环段合并和基于增加循环量的循环段合并。本发明根据异构系统的结构特点和性能指标，优化循环段的层次结构和顺序，充分发挥系统的性能优势，从而最大程序提高应用软件的计算性能。
基于循环程序方法

[发明专利]基于数据结构的众核程序重构方法-CN201910910099.1有效
发明人：徐金秀;何香;陈鑫;徐占;刘鑫;李芳;孙唯哲;郭恒;赵朋朋 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-09-25 - 公布日： 2022-10-04 - 主分类号： G06F8/72 文献下载
摘要：本发明公开一种基于数据结构的众核程序重构方法，包括基于提取基本类型数据结构的重构方法、基于数组降维的空间压缩的重构方法、基于增大传输字长的空间压缩的重构方法。本发明主要针对多级异构众核并行计算问题中多样化的数据结构，提供高效的数据结构重构方法，提高异构并行程序的计算效率。
基于数据结构程序方法

[发明专利]一种解决耦合器插值计算的众核并行优化算法-CN202110209591.3在审
发明人：刘鑫;何香;李芳;徐金秀;孙唯哲;徐占;郭恒;陈鑫;赵朋朋;韩笑颖;杨雨灵;王臻 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2021-02-25 - 公布日： 2022-03-22 - 主分类号： G06F9/50 文献下载
摘要：本发明公开一种解决耦合器插值计算的众核并行优化算法，包括以下步骤：S1、运行插值计算程序，并根据插值计算程序的运行结果获取插值计算中的核心代码；S2、针对S1中获取的核心代码，逐行进行分析，获取核心代码中作为输入输出变量的全局变量；S3、对S2中获取的全局变量，按照数据结构复杂度分为基础数据类型变量与复杂数据类型变量两类；S4、分析通过S3分类获得的每个复杂数据类型变量；S5、将通过S3分类获得的复杂数据类型变量进行数据结构优化；S6、使用按照上述步骤编写的代码替换插值计算程序中相对应的代码，重新进行程序的编译和运行。本发明能够大幅度减少从核的离散访存开销，极大程度的提高众核并行程序的运算速度，最终提高地球系统模式的性能。
一种解决耦合器计算并行优化算法

[发明专利]一种高效大气模式物理过程任务划分算法-CN202110209594.7在审
发明人：郭恒;何香;陈鑫;徐占;刘鑫;李芳;孙唯哲;徐金秀;赵朋朋 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2021-02-25 - 公布日： 2022-03-22 - 主分类号： G06F9/50 文献下载
摘要：本发明公开一种高效大气模式物理过程任务划分算法，包括以下步骤：S1、获取大气模式中各进程所在的超节点编号；S2、根据S1中获取的超节点编号信息，对大气模式中的各进程进行分组，将具有相同超节点编号的进程分到同一个组；S3、第一级任务划分，采用与动力框架采用相同的网格划分方式，保证同一组进程中大气模式动力框架与物理过程具有相同的网格；S4、第二级任务划分，调整大气模式物理过程中组内进程间网格划分，将网格重分配到组内进程中。本发明既能使大气模式物理过程计算任务相对平衡，又能减少大气模式与动力框架耦合时的通信开销，可显著提高大气模式大规模并行时的整体性能。
一种高效大气模式物理过程任务划分算法

[发明专利]一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法-CN202110453194.0在审
发明人：徐占;陈德训;孙唯哲;李芳;刘鑫;徐金秀;郭恒;陈鑫;赵朋朋;杨雨灵;韩笑颖 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2021-04-26 - 公布日： 2022-03-22 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法，包括以下步骤：S1、查找、确认并分析海洋模式中的热点函数，找出热点函数的特点；S2、根据S1中的分析结果，找出排名前三的热点函数都是属于计算密集型、不涉及数据相关性、但存在跨步访存问题的函数；S3、对S2中获得的热点函数的计算部分，利用循环段程序重构，将跨步访存变为连续访存；S4、利用编译指示语句对循环段进行众核优化，将循环段计算任务分发到不用的众核上；S5、对编译指示语句进行调优，通过多轮对比测试，作为最终的优化版本，可供模式其他算例使用。本发明在提升主核访存性能的同时，也有利于从核进行灵活的分块和合并等操作，还可以达到众核加速的效果。
一种针对海洋模式 roms 优化方法

[发明专利]一种基于国产众核架构的POM海洋模式众核优化方法-CN202110481531.7在审
发明人：李芳;韩笑颖;陈德训;徐金秀;孙唯哲;徐占;郭恒;陈鑫;赵朋朋;杨雨灵 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2021-04-30 - 公布日： 2022-03-22 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开一种基于国产众核架构的POM海洋模式众核优化方法，S1、分析源码，确定循环层数和每层循环量大小，并通过将小循环合并为大循环或者判断外移的方法将源代码修改成更适合众核化的代码；S2、更改众核代码；S3、用魔方旋转算法化多维stencil计算的跨步访存为连续访存；S4、对于不存在跨步访存且各维循环之间无相关性的代码，运用多维循环合并方法提高并行效率；S5、修改众核代码并验证正确性。本发明在众核架构计算机上充分利用众核的优势，提升不同大小规模数据的计算效率。
一种基于国产架构 pom 海洋模式优化方法

[发明专利]基于片上分块的大规模三维矩阵转置的众核并行优化方法-CN201910918612.1在审
发明人：王礼生;孙唯哲;王臻;陈德训;刘鑫;赵朋朋;李芳;陈鑫;郭恒 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-09-26 - 公布日： 2021-03-26 - 主分类号： G06F15/173 文献下载
摘要：本发明公开一种基于片上分块的大规模三维矩阵转置的众核并行优化方法，包括以下步骤：S1、根据三维数组的最高维对每个从核的任务进行划分，利用异构众核访存接口实现数据的快速传输；S2、利用片上加速接口对矩阵进行分块，通过片上加速接口对每个分块进行加速运算。本发明将三维数组进行片上分块，利用异构众核架构对分块进行并行加速，实现高效的数组转置，适用于绝大多数数值计算中需要对大规模三维矩阵转置的众多工程应用软件，极大的提高程序整体性能。
基于分块大规模三维矩阵并行优化方法

[发明专利]面向众核架构的稀疏矩阵向量乘众核优化方法-CN201910919675.9在审
发明人：郭恒;陈鑫;刘鑫;陈德训;李芳;徐金秀;孙唯哲 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-09-26 - 公布日： 2021-03-26 - 主分类号： G06F30/28 文献下载
摘要：本发明公开了种面向众核架构的稀疏矩阵向量乘众核优化方法，包括以下步骤：S1、已知：行数为m，列数为n的稀疏矩阵A，长为n的向量x；求解长度为m的向量y，y=Ax为稀疏矩阵A与向量x的点积；S1、定义x向量块大小blk_x_size，根据x向量元素下标对x向量元素进行分块将x向量进行分块；S2、根据x向量的分块信息，即S1中求解得到的x向量元素所在的x向量块编号信息，统计原始稀疏矩阵即稀疏矩阵A中每一行非零元所在列号对应的x向量块的编号，由此统计出稀疏矩阵向量乘时稀疏矩阵每一行所需要的x向量块的编号信息。本发明提高了整体众核加速性能，提高数据访问的局部性，对非结构网格CFD应用的优化作用明显。
面向架构稀疏矩阵向量乘众核优化方法

[发明专利]面向异构众核架构的离散访存读写方法-CN201910898087.1在审
发明人：李芳;叶跃进;陈德训;刘鑫;徐金秀;孙唯哲;陈鑫;郭恒;王臻 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-09-23 - 公布日： 2021-03-23 - 主分类号： G06F12/0877 文献下载
摘要：本发明公开一种面向异构众核架构的离散访存读写方法，包括以下步骤：S1、将众核组共同组成一个存储块，将参与计算的物理量均匀分布在各计算核心的私有存储空间中，并通过建立索引关系可找到不同下标计算时数组的具体位置，再利用核间通信机制实现核间数据的访问；S2、利用步骤S1的映射同时结合非阻塞通信来批量获取数据，并将重排好的数据存入本地私有高速缓冲区中；S3、将步骤S1以预处理方式独立于计算之外，并根据课题需求可使用主从异步并行方式，继续隐藏建立映射过程带来的额外开销。本发明面向异构众核架构的离散访存读写方法，其利用分布式存储技术及其映射机制与高效非阻塞批处理数据重排方法，有效避免频繁的访主存，提高众核并行效率。
面向异构众核架构离散读写方法

[发明专利]面向申威众核架构的稀疏矩阵存储方法-CN201910898286.2在审
发明人：陈德训;李芳;赵朋朋;刘鑫;徐金秀;孙唯哲;陈鑫;郭恒 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-09-23 - 公布日： 2021-03-23 - 主分类号： G06F3/06 文献下载
摘要：本发明公开一种面向申威众核架构的稀疏矩阵存储方法，所述众核处理器由4个异构群构成，每个异构群包括一个主核、64个从核构成的从核簇、异构群接口和存储控制器，整芯片有260个计算核心；所述稀疏矩阵存储格式包括以下步骤：S1、将稀疏矩阵按行在申威众核处理器的核组阵列上分组，每个从核分到的若干行为一组，将64个从核分为64组；S2、对每组内的稀疏矩阵非零元素按列压缩存储，通过保存稀疏矩阵每列包含的非零元数量而对列坐标进行压缩，需要保存列索引、行坐标和非零元值，完成存储。本发明能够为应用软件基于众核处理器的全过程求解提供一种统一的数据组织形式，从而提高该类问题对申威众核架构适应性。
面向申威众核架构稀疏矩阵存储方法

[发明专利]基于指令序列与消息序列指引的深度依赖问题并行方法-CN201910879931.6在审
发明人：陈鑫;陈德训;刘鑫;李芳;徐金秀;孙唯哲;郭恒;王臻 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-09-18 - 公布日： 2021-03-19 - 主分类号： G06F9/38 文献下载
摘要：本发明公开一种基于指令序列与消息序列指引的深度依赖问题并行方法，包括以下步骤：S1、将解向量按块进行平均划分，通过这种划分将解向量中各元素之间的依赖性转换成向量块之间的依赖性；S2、将一个向量块完成计算称为一次更新操作，此一次更新操作需要以下三个步骤：S21、部分更新：接收前继块发送的数据；S22、自我更新：对块内元素进行计算更新；S23、完成更新：将本向量块求解完毕的元素发送给所依赖的后继块；S3、众核内每个计算核心按顺序计算相应的向量块，重复S2的更新操作步骤，实现了整个流水线作业计算；S4、为每个计算核心设计一串指令流，即指令序列。本发明提高众核内部通信的相互协作性，减少访存时间开销，实现有效加速。
基于指令序列消息指引深度依赖问题并行方法

[发明专利]非结构网格主从动态并行预处理方法-CN201910799247.7在审
发明人：李芳;刘鑫;孙唯哲;徐占;何香;王臻 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-08-28 - 公布日： 2021-03-05 - 主分类号： G06F9/50 文献下载
摘要：本发明公开一种非结构网格主从动态并行预处理方法，基于由多个物理块构成的千万及以上量级规模的网格，包括以下步骤：S1、主进程按照物理块顺序分配任务，将每个物理块的网格信息分发至各从进程；S2、从进程接收来自主进程的任务，并对每个物理块内的网格单元进行预处理；S3、从进程将预处理结果发回至主进程，并向主进程申请下一组网格进行预处理；S4、主进程将所有网格组分发完后，向从进程发送结束信号；S5、从进程收到结束信号后，从进程结束。本发明能满足千万及以上量级网格规模的数值模拟需求，解决大规模非结构网格预处理内存需求过大和效率低的问题。
结构网格主从动态并行预处理方法

[发明专利]解决非结构网格离散访存问题众核并行优化算法-CN201910799249.6在审
发明人：陈德训;倪鸿;刘鑫;李芳;孙唯哲;郭恒;何香 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2019-08-28 - 公布日： 2021-03-05 - 主分类号： G06F9/50 文献下载
摘要：本发明公开一种解决非结构网格离散访存问题众核并行优化算法，包括以下步骤：S1、将网格单元周围的网格面通量数据分为若干数据块，并将不同数据块定义为不同属性；S2、将分块后的数据块并行拷入各个从核中；S3、各从核并行遍历拷入的数据块中的数据，按照该数据所对应的l（u）所在的位置，对一个数据块中的若干数据进行局部重排，并记录重排后各个数据位置索引；S4、各从核分别从主存中拷入一个通量数据块，并根据S3记录的位置索引，从重排序后的暂存空间中，拷入通量数据块所需要的Lower数据、Upper数据进行计算。本发明对非结构网格离散访存问题进行基于众核的重排序优化，极大减少了离散访存时间，提高该类问题的求解效率，从而提高整个应用系统的运行效率。
解决结构网格离散问题并行优化算法

[发明专利]一种非结构网格众核粗粒度并行计算方法-CN201811583475.2在审
发明人：刘鑫;李芳;徐金秀;陈德训;孙唯哲;范昊;何香 -专利权人：无锡江南计算技术研究所
申请日： 2018-12-24 - 公布日： 2019-04-26 - 主分类号： G06F9/48 文献下载
摘要：本发明公开一种非结构网格众核粗粒度并行计算方法，该方法在第一级非结构网格的区域分解的基础上增加了第二级的线程级区域分解，每个从核求解各自的独立计算区域，保证从核核心计算任务的数据命中率，实现MPI进程级的粗粒度并行和从核线程级的粗粒度并行。本发明能够解决一般非结构网格应用在多态异构处理器上的适应性问题，根据非结构网格数据规模自动完成二级负载平衡和计算核心的粗粒度众核并行，提高了异构体系结构上非结构网格数值模拟的计算效率和并行效率。
非结构网格粗粒度从核并行并行计算区域分解线程适应性问题异构处理器并行效率独立计算二级负载计算效率数据规模数值模拟异构体系自动完成第一级命中率多态求解平衡应用进程保证

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