国产神威环境下Athread代码生成工具的设计与开发

针对国产神威环境下众核代码编写工作量大的问题,设计实现一个可以将核心段的串行代码自动转换为Athread代码的工具。采用Rust语言进行词法和语法分析,面向不同数组维度的Fortran和C语言程序,基于主程序调用master程序再由master程序调用slave程序的三层模板程序架构,集成常用众核优化方法的代码框架。经过实验分析,采用该自动转换工具生成的Athread代码相较于人工编写的OpenACC*加速的程序有更高的加速比,特别是对多个核心段进行众核化加速时的加速比相差15%,验证该转换工具具有很好的实用性。

神威·太湖之光上排列熵算法异构并行加速

为增加检测突变信号的时效性,提高各种故障检测系统的效率,提出在“神威·太湖之光”上基于两级并行模式改进的排列熵(PE)算法。在节点间采用MPI(信息传递接口)并行编程模型,通过对等模式轮询调度方式解决多文件负载不均衡问题;在核组内采用Athread(加速线程库)并行编程模型,通过相空间构建重构矩阵,实现从核级数据划分;采用双缓冲技术实现从核计算与访存的重叠,减少主从通信时间;利用DMA通信和重组传输数据的方法,减少主从通信次数。使用15个LDK UER204滚动轴承全寿命周期实验数据进行测试,结果表明,单核组性能较主核版本最高可获得11.86倍加速,128核组最高实现123.73倍的性能提升。

基于申威26010处理器的大规模量子傅里叶变换模拟

量子计算由于其纠缠性和叠加性具有天然的并行优势,然而目前的量子计算设备受限于物理实现的工艺水平,距离可发挥巨大计算能力并解决有现实意义的实际问题还需要一定时间的技术积累和突破。因此,采用经典计算机对量子计算进行模拟成为验证量子算法的有效途径。量子傅里叶变换(Quantum Fourier Transform,QFT)是许多量子算法的关键组成部分,它涉及相位估计、求阶、因子等问题。对量子傅里叶变换的研究和大规模模拟实现,可以有效促进相关量子算法的研究、验证以及优化。文中使用我国自主研发的超级计算机——“神威·太湖之光”对大规模量子傅里叶变换进行模拟,并根据申威26010处理器异构并行的特点,采用MPI、加速线程库以及通信与计算隐藏技术进行优化。通过Shor算法中求解周期部分的运算来验证量子傅里叶变换模拟的正确性,实现了46位量子比特QFT算法的模拟和优化,为其他量子算法在超算平台上的验证优化以及新量子算法的提出提供了参考。