一种异构计算系统及其处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种异构计算系统及其处理的方法，涉及异构架构计算系统。本发明专利技术系统包括：中央处理单元，接收用户发起的应用业务操作，解析该应用业务操作获得一组基础操作指令和一组扩展操作指令，并执行所获得的这一组基础操作指令，以及获取各图形处理单元的计算处理结果，实现所述用户发起的应用业务操作；事件分配器，按照事先设定的分配规则将所述中央处理单元所获得的这一组扩展操作指令中的各扩展操作指令分别下发给不同的图形处理单元；图形处理单元，接收到所述事件分配器下发的扩展操作指令，并进行计算处理。本发明专利技术的各实施例提高了图形处理单元强大的计算处理能力，为类似浮点计算的科研应用提供了更加优秀的计算平台。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及异构架构计算系统，更具体的说，涉及一种异构计算系统及其处理的 方法。
技术介绍
随着半导体工艺技术的飞速发展和计算机体系结构的不断进步，加之对更高的计 算性能的众领域科研需求以及商业需求，使得处理器性能、微处理器架构以及多核设计技 术不断创新。在如此的发展背景下，多核和众核异构系统在满足高性能计算的某些特殊应 用时表现了比较出色的性能。对于特定应用来说，众核异构结构是更好的选择，异构架构计算系统可以根据应 用程序本身的特点，将其不同部分分配在不同的处理器上执行，以提高执行的效率，加快执 行的速度。例如对于追求浮点运算能力的科研应用来说，数据量大、计算操作的重复性强是 其突出的特点，对此图形处理单元的速度要远远高于传统的中央处理单元。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是设计，以提高数据处 理能力。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种异构计算系统，包括中央处理单元、事件分 配器和多个图形处理单元，其中所述中央处理单元，用于接收用户发起的应用业务操作，解析该应用业务操作获 得一组基础操作指令和一组扩展操作指令，并执行所获得的这一组基础操作指令，以及获 取所述各图形处理单元的计算处理结果，实现所述用户发起的应用业务操作；所述事件分配器，用于按照事先设定的分配规则将所述中央处理单元所获得的这 一组扩展操作指令中的各扩展操作指令分别下发给不同的图形处理单元；所述图形处理单元，用于接收到所述事件分配器下发的扩展操作指令，并进行计 算处理。较佳地，上述系统还包括全局存储器，所述全局存储器，用于存储所述各图形处理 单元的计算处理结果。较佳地，上述系统中的事件分配器分为事件分区模块，用于按照事先设定的分配规则对所述中央处理单元解析获得的一 组扩展操作指令进行分区，并将分区后的各扩展操作指令编译成图形处理单元识别的指 令；事件调度模块，用于将所述事件分区模块编译的图形处理单元识别的指令下发给 相应的图形处理单元，其中，同一分区的扩展操作指令下发给同一图形处理单元。较佳地，事件分配器还包括检测模块；所述检测模块，用于检测分派有扩展操作指令的各图形处理单元是否执行完成所分派的扩展操作指令，当图形处理单元完成所分派的扩展操作指令时，通知所述中央处理 单元该图形处理单元操作成功。其中，事先设定的分配规则为负载均衡规则。本专利技术还公开了一种异构计算系统的处理方法，包括异构计算系统中的中央处理单元接收到用户发起的应用业务操作，则解析该应用 业务操作获得一组基础操作指令和一组扩展操作指令，所述中央处理单元执行所获得的这 一组基础操作指令，所述异构计算系统中的事件分配器按照事先设定的分配规则将所获得 的这一组扩展操作指令中的各扩展操作指令分别下发给所述异构计算系统中的不同的图 形处理单元，接收到扩展操作指令的图形处理单元进行计算处理，所述CPU获取各图形处 理单元的计算处理结果，实现所述用户发起的应用业务操作。较佳地，上述方法中，所述CPU获取各图形处理单元的计算处理结果，实现所述用 户发起的应用业务操作的过程如下接收到扩展操作指令的图形处理单元进行计算处理后，将计算处理结果存储到所 述异构计算系统的全局存储器中，所述中央处理单元从所述全局存储器中获取各图形处理 单元的计算处理结果。较佳地，上述方法中，所述异构计算系统中的事件分配器按照事先设定的分配规 则将所获得的这一组扩展操作指令中的各扩展操作指令分别下发给所述异构计算系统中 的不同的图形处理单元的过程如下事件分配器按照事先设定的分配规则对所述中央处理单元解析获得的一组扩展 操作指令进行分区，并将分区后的各扩展操作指令编译成图形处理单元识别的指令，再将 编译的图形处理单元识别的指令下发给相应的图形处理单元，其中，同一分区的扩展操作 指令下发给同一图形处理单元。较佳地，所述事件分配器还检测分派有扩展操作指令的各图形处理单元是否执行 完成所分派的扩展操作指令，当图形处理单元完成所分派的扩展操作指令时，通知所述中 央处理单元该图形处理单元操作成功。其中，事先设定的分配规则为负载均衡规则。本专利技术的各实施例中采用了多个图形处理单元与中央处理单元协同合作的技术 手段，与现有技术相比，提高了图形处理单元强大的计算处理能力，为类似浮点计算的科研 应用提供了更加优秀的计算平台。附图说明图1为基于多图形处理单元计算系统的架构图；图2为基于多图形处理单元计算系统的原理流程图。具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术技术方案做进一步详细说明。需要说明的 是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。实施例1本专利技术申请人为了提高异构计算系统的计算处理能力，想到用多个图形处理单元与中央处理单元协同合作以执行用户发起的应用业务操作。即将应用业务操作中的运算操 作(本专利技术称为扩展操作)分派给具有较高计算处理能力的多个图形处理单元共同完成， 而应用业务操作中非运算操作(本专利技术称为基础操作)则由中央处理单元来执行，这样， 中央处理单元只需获取各图形处理单元的计算结果，最终即可实现用户发起的应用业务操 作。本实施例即基于上述思想，提出一种异构计算系统，如图1所示，至少包含中央处 理单元(CPU)、全局存储器、事件分配器和多个图形处理单元(GPU)，即为图1中的GPU 0至 GPU n。CPU和各图形处理单元通过北桥芯片连接，其中，各图形处理单元分别通过高速串行 总线与北桥芯片连接，而各图形处理单元之间不直接进行通讯。下面详细介绍各部分的功 能。CPU，主要用于负责运行操作系统，接收用户发起的应用业务操作，解析该应用业 务操作，从而获得一组基础操作指令和一组扩展操作指令，并执行这一组基础操作指令；在本实施例中，基础操作指令指进行非运算操作的指令，例如，应用中的调度、循 环、分支、逻辑判断等操作；扩展操作指令指进行运算操作的指令，即应用中的运算操作，例 如，应用中的大规模无逻辑关系数据的高度并行计算操作。当然在其他应用场景中，考虑到合理利用系统资源的问题，因此将应用中的一些 简单的运算操作不再分派给GPU，而是由CPU来完成，此时，基础操作指令除了包括实施例 1中所提到的操作指令，也包括进行简单计算操作的指令，而扩展操作指令则指进行大规模 运算操作的指令。事件分配器，主要用于按照事先设定的分配规则将中央处理单元解析获得的一组 扩展操作指令中的各扩展操作指令分别下发给不同的图形处理单元；在本实施例中，事件分配器由事件分区模块及事件调度模块构成。事件分区模块，用于按照事先设定的分配规则对CPU解析获得的这一组扩展操作 指令进行分区，并将分区后的各扩展操作指令编译成图形处理单元识别的指令；具体地，事件分区模块将CPU解析得到的这一组扩展操作指令中的各扩展操作指 令按照其对应的事件代码进行分区，即同一分区的扩展操作指令分派给同一个GPU，之后再 将分区后的扩展操作指令编译成GPU识别的指令即可；其中，事先设定的分配规则可以是负载均衡规则，即将这一组扩展操作指令平均 地分派给各GPU。事件调度模块，用于将事件分区模块编译的图形处理单元识别的指令下发给相应 的图形处理单元，其中，同一分区的扩展操作指令下发给同一图形处理单元。优选实施例中，事件分配器除了包括事件分区模块和事件调度模块以外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构计算系统，其特征在于，该系统包括中央处理单元、事件分配器和多个图形处理单元，其中：所述中央处理单元，用于接收用户发起的应用业务操作，解析该应用业务操作获得一组基础操作指令和一组扩展操作指令，并执行所获得的这一组基础操作指令，以及获取所述各图形处理单元的计算处理结果，实现所述用户发起的应用业务操作；所述事件分配器，用于按照事先设定的分配规则将所述中央处理单元所获得的这一组扩展操作指令中的各扩展操作指令分别下发给不同的图形处理单元；所述图形处理单元，用于接收到所述事件分配器下发的扩展操作指令，并进行计算处理。

【技术特征摘要】
1.一种异构计算系统，其特征在于，该系统包括中央处理单元、事件分配器和多个图形 处理单元，其中所述中央处理单元，用于接收用户发起的应用业务操作，解析该应用业务操作获得一 组基础操作指令和一组扩展操作指令，并执行所获得的这一组基础操作指令，以及获取所 述各图形处理单元的计算处理结果，实现所述用户发起的应用业务操作；所述事件分配器，用于按照事先设定的分配规则将所述中央处理单元所获得的这一组 扩展操作指令中的各扩展操作指令分别下发给不同的图形处理单元；所述图形处理单元，用于接收到所述事件分配器下发的扩展操作指令，并进行计算处理。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括全局存储器；所述全局存储器，用于存储所述各图形处理单元的计算处理结果。3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述事件分配器分为事件分区模块，用于按照事先设定的分配规则对所述中央处理单元解析获得的一组扩 展操作指令进行分区，并将分区后的各扩展操作指令编译成图形处理单元识别的指令；事件调度模块，用于将所述事件分区模块编译的图形处理单元识别的指令下发给相应 的图形处理单元，其中，同一分区的扩展操作指令下发给同一图形处理单元。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述事件分配器还包括检测模块；所述检测模块，用于检测分派有扩展操作指令的各图形处理单元是否执行完成所分派 的扩展操作指令，当图形处理单元完成所分派的扩展操作指令时，通知所述中央处理单元 该图形处理单元操作成功。5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，事先设定的分配规则为负载均衡规则。6.一种异构计算系统的处理方法，其特征在于，该方法包括异构计算系统中的中央处理单元接收到用户发起的应用业务操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文静，王渭巍，
申请(专利权)人：浪潮北京电子信息产业有限公司，
类型：发明
国别省市：11[]