异构众核系统及其编程模型与性能优化技术研究综述

发布时间：2019-05-13 23:02

【摘要】：异构众核系统已成为当前高性能计算领域重要的发展趋势.针对异构众核系统,从架构、编程、所支持的应用三方面分析对比当前不同异构系统的特点,揭示了异构系统的发展趋势及异构系统相对于传统多核并行系统的优势;然后从编程模型和性能优化方面分析了异构系统存在的问题和面临的挑战,以及国内外研究现状,结合当前研究存在的问题和难点,探讨了该领域进一步深入的研究方向;同时对两种典型的异构众核系统CPU+GPU和CPU+MIC进行不同应用类型的Benchmark测试,验证了两种异构系统不同的应用特点,为用户选择具体异构系统提供参考,在此基础上提出将两种众核处理器(GPU和MIC)结合在一个计算节点内构成新型混合异构系统;该新型混合异构系统可以利用两种众核处理器不同的处理优势,协同处理具有不同应用特点的复杂应用,同时分析了在该混合异构系统下必须要研究和解决的关键问题;最后对异构众核系统面临的挑战和进一步的研究方向进行了总结和展望.
[Abstract]:Heterogeneous multicore systems have become an important development trend in the field of high performance computing. According to the heterogeneous multi-core system, the characteristics of different heterogeneous systems are analyzed and compared from three aspects: architecture, programming and supported applications, and the development trend of heterogeneous systems and the advantages of heterogeneous systems over traditional multi-core parallel systems are revealed. Then from the aspects of programming model and performance optimization, this paper analyzes the existing problems and challenges of heterogeneous systems, as well as the research status at home and abroad, combined with the existing problems and difficulties in the current research, discusses the further in-depth research direction in this field. At the same time, the different application types of CPU GPU and CPU MIC of two typical heterogeneous multicore systems are tested, and the different application characteristics of the two heterogeneous systems are verified, which provides a reference for users to select specific heterogeneous systems. On this basis, two kinds of multi-core processors (GPU and MIC) are proposed to form a new hybrid heterogeneous system in one computing node. The new hybrid heterogeneous system can make use of the different processing advantages of two kinds of multi-core processors to deal with complex applications with different application characteristics. At the same time, the key problems that must be studied and solved in the hybrid heterogeneous system are analyzed. Finally, the challenges and further research directions of heterogeneous mass nuclear systems are summarized and prospected.
【作者单位】： 西安交通大学电子与信息工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(No.61173039,No.61202041) 国家863高技术研究发展计划(No.2012AA010904,No.2012AA01A306) 国家科技支撑计划(No.2011BAH04B03)
【分类号】：TP38

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 王海峰;陈庆奎;;图形处理器通用计算关键技术研究综述[J];计算机学报;2013年04期

2 张保;曹海军;董小社;李丹;胡雷钧;;面向图形处理器重叠通信与计算的数据划分方法[J];西安交通大学学报;2011年04期

【共引文献】

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1 李杰;陈庆奎;;基于蓝牙4.0的GPU集群功耗测量系统设计[J];电子测量与仪器学报;2014年03期

2 曹仰杰;杨海兵;钱德沛;伍卫国;;多核编程模型运行时环境的自适应性研究[J];西安交通大学学报;2011年06期

3 张保;董小社;白秀秀;曹海军;刘超;梅一多;;CPU-GPU系统中基于剖分的全局性能优化方法[J];西安交通大学学报;2012年02期

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1 杨蒙召;人体面部真实感快速渲染方法研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

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1 成思远;异构（CPU-GPU）计算机系统性能评测与优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

2 曲勇;基于CUDA的并行调制识别算法研究[D];西安电子科技大学;2014年

3 周阳;矢量实线及单色多边形与三维地形的并行贴合渲染[D];南京大学;2014年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 吴恩华;图形处理器用于通用计算的技术、现状及其挑战[J];软件学报;2004年10期

2 徐新海;杨学军;林宇斐;林一松;唐滔;;一种面向CPU-GPU异构系统的容错方法[J];软件学报;2011年10期

3 冯国富;董小社;丁彦飞;王旭昊;;面向Cell宽带引擎架构的异构多核访存技术[J];西安交通大学学报;2009年02期

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1 张晓林,李广建,曾蕾,毛军,刘炜;异构系统开放封装的技术分析与实现框架[J];情报理论与实践;2003年03期

2 赵庆聪;李紫未;;面向多终端异构系统的票务协同服务平台研究[J];中国管理信息化;2013年24期

3 郑晓琳;潘成胜;;一种异构系统间的通信平台的设计与实现[J];电力系统通信;2007年02期

4 郑晓琳;潘成胜;;一种异构系统间的通信平台的设计与实现[J];科技资讯;2007年06期

5 扎娜;王秀坤;刘亚欣;张静;赵佳鹤;;基于角色的分布式异构系统的研究[J];微计算机信息;2007年24期

6 张岩;刘绚;;异构系统整合过程中监控管理系统的设计与实现[J];齐齐哈尔大学学报(自然科学版);2009年05期

7 宋国平;;基于异构模式的云计算关键技术研究[J];计算机光盘软件与应用;2013年21期

8 颜冶平,汤辉,魏民幸;异构系统中的三维CAD的解决方案[J];计算技术与自动化;2003年01期

9 禾川;;EAI和XML支撑e时代[J];每周电脑报;2000年36期

10 刘军,杨学军,唐玉华,王勇献;异构盘阵中最优Stripe Unit Size选择技术[J];计算机学报;2004年06期

相关会议论文 前7条

1 张抗抗;李庆忠;;基于语义的异构系统应用集成[A];第二十一届中国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C];2004年

2 曲绍云;李袁媛;许日滨;;异构系统中独立任务的集中带宽分配算法[A];2005年全国理论计算机科学学术年会论文集[C];2005年

3 耿志勇;;具有静态非线性互联结构的分布式异构系统的稳定性[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

4 凤林;王世革;于戈;郑怀远;;一种分布式异构多库集成系统的弹性提交方法[A];数据库研究与进展95——第十三届全国数据库学术会议论文集[C];1995年

5 林鹰;刘琼慧;邓仁明;;基于Web Service技术的异构系统的无缝集成[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年

6 王翔;张晓山;陈广鑫;;北京电视台异构系统服务整合设计[A];中国新闻技术工作者联合会2013年学术年会、五届五次理事会暨第六届“王选新闻科学技术奖”和优秀论文奖颁奖大会论文集（广电篇）[C];2013年

7 杨扬;陈孝威;;基于XML的异构系统信息交换技术研究[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议（HHME2005）论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 郭莹;管理异构系统强调监控和规划[N];中国计算机报;2004年

2 小邹;服务器进入异构并行时代[N];电脑报;2010年

3 卢辉涛;IT整合成为CIO减压[N];中国企业报;2005年

4 金利;基于业务级抽象的跨企业异构系统协同模型及关键技术[N];科技日报;2007年

5 本报记者 彭鑫;跨越异构,走向信息互联[N];医药经济报;2008年

6 本报记者 霍光;从产品到生态系统[N];中国计算机报;2012年

7 刘磊;微软：开放不等于开源[N];中国计算机报;2005年

8 张晓东;XML：联通信息孤岛[N];中国计算机报;2005年

9 铁宁;企业信息化走应用整合之路[N];中国企业报;2007年

10 谌力;逐鹿SOA的四件武器[N];网络世界;2006年

相关博士学位论文 前6条

1 王X;基于异构系统的实时数据处理[D];中国科学院研究生院（软件研究所）;2002年

2 李小强;CPU-GPU异构系统上的高层编程模型及其编译优化技术[D];中国科学技术大学;2013年

3 刘军;动态异构虚拟盘阵及其关键技术研究[D];国防科学技术大学;2004年

4 张启文;基于SOA的供应链异构系统集成研究[D];东华大学;2011年

5 张抗抗;基于语义Web Services的企业异构系统应用集成研究与实现[D];山东大学;2006年

6 冯晓静;面向服务的异构多核片上系统的关键技术研究及实现[D];中国科学技术大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 倪燕;异构系统数据共享的研究与实现[D];湖南大学;2007年

2 马向辉;事业部制企业平行异构系统集成研究[D];合肥工业大学;2007年

3 陈勇;异构系统远程控制的研究[D];江西师范大学;2006年

4 张铮;异构系统信息集成数据服务的研究与实现[D];东华大学;2008年

5 付世峻;基于异构系统的重庆市电力公司工程项目管理大厅系统的设计与实现[D];电子科技大学;2013年

6 成思远;异构（CPU-GPU）计算机系统性能评测与优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

7 石丹;异构系统故障诊断研究[D];上海交通大学;2009年

8 曲绍云;分布式异构系统中任务调度问题的研究[D];青岛大学;2005年

9 马俊;基于SOA的异构系统集成研究[D];西南大学;2008年

10 钱翼飞;基于Web Services的快速消费品企业异构系统整合[D];复旦大学;2010年

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本文编号：2476248