新型异构多核系统的渐近拟合优化技术研究

本项目旨在：1) 面向异构多核为特征的新型高性能计算机系统结构，通过层次化存储模型建立硬件统一抽象，研究以协处理器为中心的性能优化理论与存储访问优化方法；2) 研究面向新型异构多核架构的软件向硬件映射机制，分析协处理器编程特点，通过源到源编译转化技术解决传统编程模型应用向新型异构多核高性能计算机系统的映射，提高应用可移植性，充分发挥海量加速协处理单元的性能；3）利用动态剖分技术，将映射机制和性能优化策略相结合，形成渐近拟合优化方法，实现应用高效移植的同时充分挖掘新型系统架构的性能。.解决面向新型异构多核高性能计算机系统性能优化的基本理论问题，提高新型异构多核系统下应用性能及可移植性，在理论创新和专利申请方面取得成果，使得本项目的研究成果达到国际先进理论水平。研究成果对高性能计算系统结构基础理论，以及《国家中长期科学和技术发展规划》提出的先进计算平台建设有重要意义。

异构多核系统已成为高性能计算领域的重要发展趋势，本项目针对新型异构多核系统面临的可编程性差、可移植性差、系统计算能力得不到充分发挥的挑战，通过研究面向新型异构多核系统的存储结构，建立了以协处理器为中心的层次化存储模型，完善了硬件架构抽象理论；通过研究软件向硬件自动映射方法，利用源到源编译技术实现基于传统编程模型的应用向新型异构系统硬件架构的映射转化，改善新型异构系统下应用程序的可移植性；通过研究以协处理器为中心的性能优化方法，设计了合理的访存策略，优化和扩展了协处理器存储访问能力，充分利用访存带宽缓解存储墙问题；结合计算与通信重叠、动态协处理器任务划分等辅助优化策略，提高通用处理器和协处理器协同计算时计算资源利用率，提高异构多核系统的计算性能；通过研究自动映射机制和性能优化相结合的渐近拟合优化方法，采用运行时动态剖分技术获得应用运行时特征信息，设计相应的优化策略，在基于源到源编译的映射转化中进行优化配置，形成源到源编译时渐近拟合的优化方法，进一步提升应用程序的计算性能。所取得的研究成果对高性能计算并行软件与性能优化基础理论，以及《国家中长期科学与技术发展规划》提出的建设先进计算基础设施都有重要意义。本项目各方面的研究都达到了预期的目标，到目前为止在SCI源刊上共发表论文9篇，国内一级学报及核心期刊论文10篇，高水平国际会议论文14篇，其中SCI已检索7篇，EI已检索24篇；申请专利3项，已授权1项；参与项目研究的博士生８名，毕业并获得博士学位３名；参与项目研究的硕士生12名，已毕业并获硕士学位６名。