CPU-GPU異構(gòu)并行計(jì)算體系的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著終端設(shè)備中CPU和GPU硬件的不斷升級(jí)，如何為低技術(shù)門檻用戶提供高性能計(jì)算成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。在綠色高性能計(jì)算時(shí)代，CPU-GPU異構(gòu)計(jì)算體系能夠提供良好的通用性、性能和效能，具有廣闊的發(fā)展前景。本文以現(xiàn)有桌面系統(tǒng)中的CPU和GPU硬件資源為基礎(chǔ)，從任務(wù)劃分和數(shù)據(jù)傳輸兩方面對(duì)原有CPU-GPU異構(gòu)并行技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，降低用戶對(duì)數(shù)據(jù)分配和處理的復(fù)雜度，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了CPU-GPU異構(gòu)并行計(jì)算體系，提高了終端設(shè)備的處理能力。本文的研究?jī)?nèi)

2、容及成果主要有以下幾個(gè)方面：
　?。?）在分析和研究了桌面系統(tǒng)中多核CPU、GPU架構(gòu)，以及原有CPU-GPU異構(gòu)并行技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化異構(gòu)并行計(jì)算的解決方法，設(shè)計(jì)了異構(gòu)并行計(jì)算架構(gòu)，通過部署基于異構(gòu)桌面系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn)組成了并行計(jì)算體系。
　?。?）任務(wù)分配上，計(jì)算體系按照任務(wù)的可并行性對(duì)任務(wù)進(jìn)行劃分，根據(jù)各異構(gòu)結(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源和帶寬條件，從并行執(zhí)行時(shí)間出發(fā)，對(duì)任務(wù)調(diào)度算法進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)負(fù)載平衡調(diào)度方案，以實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。

3、r>　?。?）計(jì)算體系在存儲(chǔ)資源上，整體采用分布式存儲(chǔ)的方式，桌面系統(tǒng)內(nèi)CPU-GPU異構(gòu)并行采用虛擬統(tǒng)一存儲(chǔ)的方式，通過全局分布式存儲(chǔ)與局部共享存儲(chǔ)來平衡整體性能與編程復(fù)雜性。
　?。?）體系采用CUDA+MPI的方式對(duì)分布式并行通信進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)異步處理模式，以及GPU-GPU之間的數(shù)據(jù)直接傳輸；結(jié)點(diǎn)內(nèi)在原有CPU-GPU異構(gòu)通信方式的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了基于總線方式的異構(gòu)通信方法，通過全局?jǐn)?shù)組映射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式，減少數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)