基于龙芯3B处理器的Linpack优化实现

HPL是高性能计算广泛采用的Linpack测试软件包.针对龙芯3B处理器体系结构的特点,为Linpack中的核心部分——矩阵乘法设计矩阵分块策略,利用龙芯3B的cache锁机制将频繁调用的数据分块锁在cache中,从而显著降低cache缺失率.同时为龙芯3B处理器中的访存加速部件设计了高效的预取算法,以实现计算时间掩盖访存时间.另外,分别对Linpack所调用的dtrsm和行交换等热点函数进行优化,并通过参数训练来优化Linpack参数.实验结果表明,在龙芯3B处理器上,单节点4核以及双节点8核的Linpack实测性能均达到理论峰值的60%左右,优化后的Linpack性能较优化前提升了10倍左右.

面向龙芯3B1500体系结构的DGEMM函数优化

双精度普通矩阵乘法DGEMM函数是高性能计算基础软件BLAS库中最重要的第三级函数.本文针对龙芯3B1500处理器体系结构的特点,利用保留的物理内存与大页技术减少内存页的换进换出以及TLB缺失,通过龙芯128位向量访存指令和向量乘加指令实现矩阵乘法的向量化运算,同时针对矩阵乘法中各矩阵的访存特点设计合理分块策略,并运用3B1500的cache锁机制将重复利用率高的分块锁在cache中以减少cache缺失,最后针对矩阵A和B的预取时间大于计算时间这一问题,设计了一种新的矩阵预取算法.该预取算法通过增大核心计算的计算量,将矩阵A和B的预取时间全部掩藏在计算中,并且通过ld指令与$0寄存器的配合使用来实现对C矩阵的预取.优化后的DGEMM函数无论在单线程和多线程时的性能都达到了理论峰值的80%以上.