中国“863计划”高性能计算的发展

本文从国家高技术研究发展计划(863计划)角度,阐述中国十多年来在高性能计算基础设施、应用支撑和服务环境等方面展开的一系列战略性计划,以及这些计划的落实过程、取得的成就及产生的影响,并展望了我国高性能计算事业的未来发展。     

同时基于预知信息和预测机制的SDRAM动态页策略

提出一种同时基于预知信息和预测机制的SDRAM新型动态页策略。该策略可充分利用待处理访存请求的地址信息,能对后续页命中情况进行精确判断;而当没有待处理访存请求可预知时,则利用所记录的历史信息对后续页命中情况进行预测,以最大程度地选择最合适的页策略。分析证明该策略的硬件实现代价很小。实验证实三类主要的基于预知信息的动态页策略之间的性能差异较小,均能获得较理想的访存带宽,最好情况下,实际访存带宽可提升42%。其中,对于绝大多数测试激励,同时基于预知信息和预测机制的新型动态页策略的性能均为最优或接近最优,适应范围最广。     

网格计算技术在石油勘探开发中的应用

网格计算技术正在逐步走向成熟、开放和标准化,国内外网格研究与建设项目正蓬勃展开,许多网格正逐步进入生产应用阶段,多种网格软件产品(如Globus Too1kit、UNICORE等)已可供实际应用.网格将成为石油勘探开发行业业务工作流程的信息基础设施,满足石油工业对高性能计算强劲和持续的需求.本文描述了油气地震勘探应用网格SeisGrid的体系结构、关键技术和应用情况.     

高性能MD5算法IP核的设计空间探索与分析

本文以Bluespec System Verilog高层硬件描述语言为工具,对MD5核心算法进行了设计空间探索,实现了全展开组合逻辑、全展开流水线、循环迭代、流水化的循环迭代四种结构,测试和分析了各种结构的性能和面积指标,完整掌握了MD5IP核的设计空间的各项参数。     

多核处理器及其对系统结构设计的影响

多核技术成为当今处理器技术发展的重要方向,已经是计算机系统设计者必须直面的现实。从计算机系统结构的角度探讨了同构与异构、通用与多用等多核处理器的类型,分析了典型多核处理器的微结构、工艺等结构特点,讨论了多核处理器对计算机系统结构设计带来的挑战。     

异构高性能计算系统Linpack效率受限因素分析

能耗是目前高性能计算系统性能提升的一大挑战。主处理器连接加速器的异构计算技术可以有效提升系统能效,因而被广泛应用于当前高性能计算系统的设计。同等系统规模下,异构计算系统的Linpack效率普遍低于同构系统。针对这一问题,从结构设计的角度,基于真实计算系统的设计参数和性能数据,分析了大规模异构高性能计算系统Linpack效率受限的主要因素及其对结构设计的需求,并构建了针对异构计算系统的Linpack性能模型对分析结论进行了验证。研究成果对异构计算系统Linpack的性能优化以及未来高效异构架构的设计具有一定的指导意义。     

一种构建超大规模数据中心的模块化网络结构

模块化数据中心网络的模块间互联结构和路由负责模块的有效组织,以及不同模块服务器间的高效通信.为此,如何设计具有高带宽、高容错和高可扩展能力的互联结构以支持大规模、超大规模数据中心的构建成为模块化数据中心网络需要解决的首要问题.提出了一种构建超大规模模块化数据中心的模块间互联结构MDKautz,该结构通过模块内大量未被使用的交换机预留高速端口将模块以Kautz图互连,在无需额外增加任何高端交换设备的前提下,构造出具有高带宽、高容错和灵活可持续扩展性的超大规模数据中心网络.对MDKautz的构建方法、路由策略以及扩展方法进行了分析,数学分析和模拟实验结果证明了该新型网络结构具有良好的拓扑特性和通信性能,可有效支持数据中心高带宽、高容错的典型应用.     

MPI非阻塞广播算法及性能研究

MPI的3.0版新增了非阻塞集合通信.非阻塞集合通信兼顾非阻塞和集合通信的特点,与阻塞集合通信相比具有更低的同步开销,能够实现更多的计算通信重叠,带来性能提升.以广播为例详细介绍了广播通信的不同算法实现,比较了非阻塞与阻塞广播底层控制管理方法并进行了实验分析,提出了实现改进方法.     

一种超算系统的强度可用性建模与评估

可用性评估越来越注重用户的感知,强度可用性就是这样一种能反映用户所感知的系统计算能力的可用性评估指标。然而超算系统所面对的用户有很多,他们在不同层次上与系统交互,因此所感知的强度可用性各不相同,但相互之间存在关联。若分别为他们建模求解,既会造成很多重复性工作,也会延长评估的过程。提出一种名为UHAM（User-oriented Hierarchical AvailabilityModeling）的、基于层次化建模的强度可用性评估方法,实现了一次建模与求解能满足多个评估需求的目的。UHAM方法独立于系统的具体结构,因而具有普适性。     

以访存为中心的阵列众核处理器核心流水线设计

传统的流水线设计是以转移指令为中心的,大量逻辑资源被用于提高处理器转移预测的能力,以保证向流水线发射和执行部件提供充足的指令流。在阵列众核处理器中提出了一种以访存为中心的核心流水线设计。通过提高访存装载指令在流水线中的执行优先级,以及访存装载指令的预测执行机制,可以有效减少顺序流水线因访存延迟所带来的停顿,提高流水线性能和能效比。测试结果表明,以4KB容量的装载指令访存地址表为例,访存为中心的流水线设计可以带来8.6%的流水线性能提升和7%的流水线能效比提高。