水超洋 ,于献智 ,王银山 ,谭光明

1(中国科学院 计算技术研究所,北京 100190)

2(中国科学院大学,北京 100190)

HPL(high performance linpack)是目前HPC 领域中最重要的基准测试程序之一,其性能被用作TOP500 的排名依据[1,2].HPL 可以从超级计算机的计算性能、访存性能、网络性能、可用性和稳定性等各个方面给予超级计算机综合评价.HPL 的优化具有重要意义,在学界长期受到关注和研究.HPL 的优化可以为其他科学计算应用的并行优化提供有价值的参考.

自1993 年TOP500[3]排名开始,榜单中的超级计算机的体系结构一直在发生变化.图1 展示了排名第一的计算机的体系结构的变化.从图1 中我们可以看到超算的体系结构从早期的向量处理器和单核通用CPU 时代开始,然后演进到多核CPU 时代,超级计算机的计算能力也从GFLOPS 提升到TFLOPS.2008 年的超算Roadrunner[4]标志着异构架构的超级计算机体系结构的兴起,随后异构架构开始频繁涌现,超级计算机进入了PFLOPS 的时代.各种加速器,如GPU、DSP、FPGA、MIC 等都作为加速卡出现在各种超算中,我国有也了自己的国产加速器和国产处理器.伴随着超算体系结构的变化,HPL算法的设计与实现也应该适应新的体系结构.在这种背景下,本文建立了国产处理器-国产加速器异构架构上的HPL 性能模型,重点研究了国产处理器-国产加速器异构架构下的HPL算法的设计与实现.本文的主要贡献如下:

•本文建立了一个HPL 性能模型.

•针对国产处理器-国产加速器异构架构,本文设计了一种多线程细粒度流水HPL算法,充分利用异构系统……