CPU-GPU異構并行計算體系的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著終端設備中CPU和GPU硬件的不斷升級，如何為低技術門檻用戶提供高性能計算成為了當前的研究熱點。在綠色高性能計算時代，CPU-GPU異構計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，從任務劃分和數(shù)據(jù)傳輸兩方面對原有CPU-GPU異構并行技術進行了優(yōu)化，降低用戶對數(shù)據(jù)分配和處理的復雜度，設計并實現(xiàn)了CPU-GPU異構并行計算體系，提高了終端設備的處理能力。本文的研究內

2、容及成果主要有以下幾個方面：
　?。?）在分析和研究了桌面系統(tǒng)中多核CPU、GPU架構，以及原有CPU-GPU異構并行技術的基礎上，優(yōu)化異構并行計算的解決方法，設計了異構并行計算架構，通過部署基于異構桌面系統(tǒng)的結點組成了并行計算體系。
　?。?）任務分配上，計算體系按照任務的可并行性對任務進行劃分，根據(jù)各異構結點的計算資源和帶寬條件，從并行執(zhí)行時間出發(fā)，對任務調度算法進行優(yōu)化，設計負載平衡調度方案，以實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。

3、r>　?。?）計算體系在存儲資源上，整體采用分布式存儲的方式，桌面系統(tǒng)內CPU-GPU異構并行采用虛擬統(tǒng)一存儲的方式，通過全局分布式存儲與局部共享存儲來平衡整體性能與編程復雜性。
　?。?）體系采用CUDA+MPI的方式對分布式并行通信進行了優(yōu)化，實現(xiàn)異步處理模式，以及GPU-GPU之間的數(shù)據(jù)直接傳輸；結點內在原有CPU-GPU異構通信方式的基礎上，優(yōu)化了基于總線方式的異構通信方法，通過全局數(shù)組映射數(shù)據(jù)存儲的方式，減少數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)