课题基金 / 基金详情

高性能、高可扩展和高可移植的Stencil代码生成和优化框架研究

批准号:
62072018
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
杨海龙
依托单位:
学科分类:
计算机系统结构与硬件技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨海龙

项目摘要

结项摘要

杨海龙的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
stencil计算是科学应用中最重要的并行计算模式之一,其性能优化也是高性能计算领域的研究热点和难点之一。现有的stencil代码生成和优化技术对stencil计算场景支持有限,算法优化与特定体系结构紧密耦合,且在代码生成中缺少结合计算架构特性进行反馈优化。因此,生成的stencil 代码在高性能、高可扩展和高可移植等方面综合表现较差。本课题拟从问题域、计算抽象域和代码性能域三个层面,重点研究支持复杂stencil计算的面向领域编程语言、stencil计算和并行计算架构的抽象表示、stencil抽象计算架构到目标计算架构的高效映射方法、运行时评测指导的编译优化方法等关键技术,有望实现一套高性能、高可扩展和高可移植的stencil代码生成和优化框架。本课题可以为理解复杂stencil在不同并行计算架构下性能优化提供工程实践和理论探索,同时也有望为国家E级超级计算机研发进行软件技术储备。
英文摘要
Stencil computation is one of the most important parallel computing patterns in scientific applications, and its performance optimization is also one of the research hotspots and difficulties in the field of high performance computing. Existing stencil code generation and optimization technologies have the following drawbacks, such as limited support for complex stencil computation, optimizations tightly coupled with specific architectures, and lack of feedback optimization during code generation regarding the architecture features. Therefore, the generated stencil code performs poorly in terms of high performance, high scalability, and high portability. This project addresses the above drawbacks from three domains, such as problem domain, computation abstraction domain and code performance domain. Specifically, this project proposes the following research goals: 1) domain specific language for complex stencil computation, 2) abstract representation of stencil computation and parallel computing architectures, 3) the efficient mapping of the abstract representation of stencil computation to the target computing architecture, and 4) runtime profile-guided compilation optimization. Eventually, the project is expected to deliver a high-performance, highly scalable, and highly portable stencil code generation and optimization framework. This project can provide engineering practice and theoretical exploration for better understanding the performance optimization of complex stencil computation under different parallel computing architectures. It is also expected to reserve software technologies for national Exascale supercomputer research and development.
现有的Stencil代码生成和优化技术对Stencil计算场景支持有限,算法优化与特定体系结构紧密耦合,且在代码生成中缺少结合计算架构特性进行反馈优化。因此,生成的Stencil代码在高性能、高可扩展和高可移植等方面综合表现较差。本项目从Stencil计算的领域编程语言、计算抽象表示、计算高效映射和编译优化方法四个层面系统性地探索了Stencil代码生成和优化技术。在领域编程语言层面,研究了1)基于计算调度分离的Stencil计算编译器、2)面向 Stencil 计算的可复用领域编译器、3)面向众核处理器的大规模Stencil计算通信原语、4)面向GPU混合精度的Stencil计算编译技术;在计算抽象表示层面,研究了1)面向张量单元的Stencil计算加速方法、2)基于数据重用的低秩Stencil计算加速方法、3)基于GPU内存重用的稀疏卷积计算加速方法、4)基于稀疏张量单元的稀疏矩阵乘计算加速方法、5)基于输入感知的张量计算数据格式自动选择方法;在计算高效映射层面,研究了1)面向Stencil计算的参数自动调优方法、2)面向Stencil计算的优化策略自动选择方法、3)面向申威处理器的Stencil算子性能优化方法、4)基于分层评测的算子性能分析与调优技术、5)面向气候模式应用的Stencil算子性能优化方法;在编译优化方法层面,研究了1)基于全局优化的复杂Stencil代码编译优化技术、2)基于TVM的复杂Stencil代码自动生成技术、3)基于硬件统一抽象的复杂Stencil代码编译优化技术、4)基于动态规则模式挖掘的稀疏矩阵计算自动向量化技术、5)基于子图家族的算子自动编译调优方法。通过不同层面相互配合和高效协同,实现了一套高性能、高可扩展和高可移植的Stencil代码生成和优化框架,支持在通用和国产超算上的Stencil代码生成与优化。
数据中心延迟敏感型应用尾端响应时延服务质量保障方法研究
  • 批准号:
    61502019
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    杨海龙
  • 依托单位:
国内基金
海外基金