[发明专利]基于新神威处理器的主从核协同计算编程框架

摘要

一种基于新神威处理器的主从核协同计算编程框架，该基于新神威处理器包含4个核组（CG），核组之间通过片上网络链接，每个核组包含一个管理单元（MPE）和64个计算单元（CPE），每个核组拥有独立的内存空间，管理单元和计算单元通过一个内存控制器（MC）访问内存空间；各处理器之间通过系统接口（SI）建立联系，其特征在于，把新神威处理器的多个核组作为多个独立的线程使用，与管理单元（MPE）或主CPU共同完成相应的计算，基于利用局部内存(LDM)、主存、寄存器通信协同实现高效的MPE与CPE之间及CPE之间同步代替OpenACC的fork/join，能够更有效地利用新神威处理器设计的MPE和CPE计算资源。

主权项

一种基于新神威处理器的主从核协同计算编程系统，该新神威处理器包含4个核组（CG），核组之间通过片上网络链接，每个核组包含一个管理单元（MPE）和64个计算单元（CPE），每个核组拥有独立的内存空间，管理单元和计算单元通过一个内存控制器（MC）访问内存空间；各处理器之间通过系统接口（SI）建立联系，其特征在于，把新神威处理器的多个核组作为多个独立的线程使用，与管理单元（MPE）共同完成相应的计算，基于利用从核的局部内存(LDM)、核组共用的主存、从核的寄存器通信协同实现管理单元（MPE）与计算单元（CPE）之间及计算单元（CPE）之间同步代替基于OpenACC接口的拆分/合并（Fork/Join）的编程框架，能够利用新神威处理器设计的管理单元（MPE）和计算单元（CPE）计算资源；管理单元（MPE）与计算单元（CPE）之间的协同计算包括：步骤（1）：上层的信息传递应用程序接口（MPI）的并行计算与计算通信重叠；步骤（2）：管理单元（MPE）、计算单元（CPE）多线程任务分配；所述的步骤（1）的具体方法：将每个众核处理器的一个核组作为1个信息传递应用程序接口（MPI）进程，基于信息传递应用程序接口（MPI）技术实现模式的大规模并行计算；通过地理空间的网格划分，将计算任务均衡地分配到每个进程；对信息传递应用程序接口（MPI）并行分区的每个分块，模式网格点包括内区和外区两部分，内区的计算不依赖于信息传递应用程序接口（MPI）交换，外区的计算需要等待信息传递应用程序接口（MPI）交换的结果，该分区的外区的上一步的计算结果需要通过信息传递应用程序接口（MPI）发送给邻区，而外区的计算也需要从邻区接收上一步的计算结果，所需接收的计算点记为halo区；在协同计算过程中，在管理单元（MPE）上对外区的变量通过信息传递应用程序接口（MPI）的非阻塞式发送（ISEND）函数发送给邻区，通过非阻塞式接受（IRECV）函数接收邻区的数据，实现halo区的数据交换。