[发明专利]一种基于异构众核的LBM并行优化方法

权利要求书

1.一种基于异构众核的LBM并行优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一，根据LBM并行运算特性对“神威·太湖之光”的单核组进行数据储存、循环运算、通信方式上进行优化；

步骤二，在LDM上，采取双缓冲模式让LBM并行计算更加高效，同时采取了新的数据块格式；

步骤三，在进程任务划分上，根据并行度和算法难易，采取二维划分策略，同时根据LBM并行运算特性进行了计算结构的优化。

2.根据权利要求1所述的基于异构众核的LBM并行优化方法，其特征在于，所述步骤一包括：

步骤十一，优化后的数据存储格式，存储格式为数组结构体结构体(Structure ofArray)结构。按照格点信息类别分别存储格点的类型信息、格点的邻居信息和格点的分布函数(包括碰撞后和迁移后的分布函数)，但是化后的格点碰撞过程仍然需要其18个邻居的分布函数信息，但是由于其所有邻居的分布函数存储在内存连续的区域，因此计算过程在读取过程没有过多消耗；

步骤十二，LBM并行程序中存在大量循环迭代计算，通过对这些循环迭代过程进行展开、指令重排能够提高对寄存器的利用效率，避免过多不必要的读写操作，提高程序的访存效率，加快程序的执行效率；

步骤十三，为了充分减少通信带来的时间消耗，启动从核之间的寄存器通信，该通信方式速度远超过直接访问主存方式。这个过程需要将64个计算核心的数据规约到0号核心。因为从核之间的寄存器通信只能进行行与行或者列与列之间的通信，为了加快该规约过程的速度，程序规约过程。首先，对于每一行，0、2、4、6号核心分别接收1、3、5、7号核心的结果。然后，0号和4号核心分别接收2、6号核心的结果。最后0号核心得到每行最终的结果。

3.根据权利要求1所述的基于异构众核的LBM并行优化方法，其特征在于，所述步骤二LDM优化包括：

申威26010处理器中每个计算核心有64KB大小的LDM，从核可以通过DMA方式与主存进行数据通信，为了提高“申威26010”处理器的加速性能，降低从核间的通信开销是一个关键步骤。双缓冲模式是在需要多次DMA读写操作的碰撞迁移计算过程中，在从核的局部存储空间上申请大小为通信数据2倍的内存空间，用来存放两份同样大小且互为对方的缓冲数据。通过程序控制来实现双缓冲模式，除了第一次和最后一次的数据通信过程，每次从核进行计算的同时，进行下一次计算的读取(或存储)数据的通信。同时提出新的数据块格式，以适合双缓冲模式的数据块传递。

4.根据权利要求1所述的基于异构众核的LBM并行优化方法，其特征在于，所述步骤三包括：

二维划分策略需要跟上下左右四个面交换面上的数据，跟右上、左上、左下和右下交换边的数据。这种策略能够保证并行度和通信复杂度都能得到均衡，为算法的可扩展性提供了很好的基础；计算结构上，计算核心阵列负责算法中碰撞与迁移部分的计算，这部分也是算法中计算最密集的部分，能够充分利用计算核心资源。