信息處理異構系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術涉及一種信息處理異構系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：一個中央處理器(CPU)平臺，所述平臺包括CPU芯片；至少一個集成眾核(MIC)芯片；連接器，用于連接所述MIC芯片至所述CPU平臺。本發(fā)明專利技術異構系統(tǒng)可以有效提高系統(tǒng)性能，滿足高性能應用的要求。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及高性能計算領域，具體涉及一種信息處理異構系統(tǒng)。
技術介紹
高性能計算是信息領域的前沿高技術，在保障國家安全、推動國防科技進步、促進尖端武器發(fā)展方面具有直接推動作用，是衡量一個國家綜合實力的重要標志之一。隨著信息化社會的飛速發(fā)展，人類對信息處理能力的要求越來越高，不僅石油勘探、氣象預報、航天國防、科學研究等需求高性能計算，而金融、政府信息化、教育、企業(yè)、網(wǎng)絡游戲等更廣泛的領域對高性能計算的需求迅猛增長。計算速度對于高性能計算尤為重要，高性能計算將朝多核、眾核發(fā)展，采用異構并行提升應用計算速度，目前CPU+GPU是非常成熟的異構協(xié)同計算模式，但由于GPU在編程效 率、細粒度并行算法、大規(guī)模并行性能上都存在巨大挑戰(zhàn)。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種信息處理異構系統(tǒng)，以解決高性能計算應用時系統(tǒng)性能低下的問題。為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種信息處理異構系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個中央處理器(CPU)平臺，所述平臺包括CPU芯片；至少一個集成眾核(MIC)芯片；連接器，用于連接所述MIC芯片至所述CPU平臺。本專利技術還提供了另一種信息處理異構系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一執(zhí)行單元，其處理器由2個CPU芯片實現(xiàn)，用于執(zhí)行信息處理；第二、第三執(zhí)行單元，均與所述第一執(zhí)行單元連接，處理器分別由I個MIC芯片實現(xiàn)，用于與所述第一執(zhí)行單元并行執(zhí)行信息處理。本專利技術信息處理異構系統(tǒng)由CPU芯片和MIC芯片構成，較佳地是采用目前比較流行的雙路CPU芯片和至少兩個MIC芯片，可以有效提高系統(tǒng)性能，滿足高性能應用的要求。附圖說明圖I為本專利技術信息處理異構系統(tǒng)實施例I的模塊結構示意圖；圖2為本專利技術信息處理異構系統(tǒng)實施例2的模塊結構示意圖；圖3為PSTM串行運行效果圖；圖4為采用本專利技術系統(tǒng)運行PSTM的運行效果圖。具體實施例方式實施例I本專利技術基于CPU 與 Intel MIC (Intel Many Integrated Core,集成眾核)信息處理異構系統(tǒng)，如圖I所示，該系統(tǒng)包括一個中央處理器(CPU)平臺，所述平臺包括CPU芯片；至少一個集成眾核(MIC)芯片； 連接器，用于連接所述MIC芯片至所述CPU平臺。具體地，所述連接器為PCIE插槽。MIC是Intel公司開發(fā)的，用于高性能并行計算的眾核芯片。它是從已有的Xeon處理器產(chǎn)品基礎上發(fā)展而來，它專為超高性能計算而生的新架構。基于MIC架構的正式產(chǎn)品為Xeon Phi。其在計算機體系中，并非欲取代CPU，而是作為協(xié)處理器存在的。MIC芯片通常有50個以上精簡的x86核心，每個core支持4個硬件線程，可并行執(zhí)行的任務數(shù)達到200以上，提供高度并行的計算能力，其雙精峰值性能達到lTFlops。MIC技術將加快高性能 計算的發(fā)展，快速解決高性能計算應用的性能瓶頸。該系統(tǒng)針對高性能計算應用，采用CPU/MIC異構體系結構，融合了 CPU平臺的多核計算能力與MIC的眾核計算能力，充分利用兩種芯片的計算能力，使二者都共同參與計算，從而使系統(tǒng)的計算能力大大加強，解決了高性能計算應用的性能瓶頸，所以此系統(tǒng)是一個高性能系統(tǒng)。同時此系統(tǒng)還是一個低能耗系統(tǒng)，其性能功耗比遠遠高于同構CPU平臺，整個系統(tǒng)在獲得高性能的同時，節(jié)省了能耗，所以總的來說，此系統(tǒng)是一個高效能系統(tǒng)。所述系統(tǒng)的內存配置為96GB以上，最大功率支持1300w以上。所述CPU平臺的操作系統(tǒng)、編譯器及驅動都支持MIC。所述操作系統(tǒng)為Linux,所述編譯器為Intel的icc、icpc、ifort。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括2個CPU芯片和2個MIC芯片，所述CPU芯片包括6個核心，所述MIC芯片包括50個核心以上。為了使本專利技術的目的、技術方案和優(yōu)點更加清晰，下面結合附圖和實施例，對本專利技術作以下詳細說明。本專利技術信息處理異構系統(tǒng)基于CPU/MIC異構架構，實現(xiàn)高性能、低功耗。以下從硬件部分和系統(tǒng)環(huán)境配置兩專利技術進行說明硬件部分CPU平臺采用雙路，支持2塊CPU同時工作，本實施過程系統(tǒng)采用2塊intelXeon56756 核 CPU，主頻為 3. 07GHz系統(tǒng)帶有兩個以上PCIE插槽，能夠插2塊MIC芯片，本系統(tǒng)采用2塊MIC芯片，每個卡上有50個核心以上。系統(tǒng)的內存配置要大，是原有CPU平臺的2倍以上。本系統(tǒng)配置96GB以上內存。系統(tǒng)功耗支持1300w以上，保證整個系統(tǒng)正常運轉，本系統(tǒng)最大功率支持1300w。系統(tǒng)環(huán)境配置操作系統(tǒng)支持MIC，需要安裝Linux操作系統(tǒng)。本實施過程采用Red HatEnterprise Linux 6. OGA 64-bit kernel 2.6. 32-71 ；編譯器支持MIC,可采用采用Intel的icc、icpc、ifrt編譯器,本實施例中采用Intel 編譯器 I ccompxe 2013beta. O. 047 ；支持MIC 的驅動，采用 KNC-AlphaUpdate 1-2. I. 2430-9。實施例2此系統(tǒng)要實現(xiàn)高效，必須軟硬件一體化設計，讓應用軟件運行跑在此系統(tǒng)上效率最聞。鑒于此，本專利技術提供的信息處理異構系統(tǒng)還可從以下角度進行描述，如圖2所示，該系統(tǒng)包括第一執(zhí)行單元，其處理器由2個CPU芯片實現(xiàn)，用于執(zhí)行信息處理；第二、第三執(zhí)行單元，均與所述第一執(zhí)行單元連接，處理器分別由I個MIC芯片實現(xiàn)，用于與所述第一執(zhí)行單元并行執(zhí)行信息處理；具體地，所述第一、第二、第三執(zhí)行單元采用多線程的方式執(zhí)行信息處理，且所述第一、第二、第三執(zhí)行單元基于負載均衡的原則執(zhí)行信息處理。其中，所述第一執(zhí)行單元啟動12個線程執(zhí)行信息處理、所述第二、第三執(zhí)行單元分別啟動200個以上線程執(zhí)行信息處理。 優(yōu)選地，所述CPU芯片包括至少6個核心，每個核起一個線程，所述MIC芯片包括至少50個核心，每個核心可以起4個線程。目前主流的服務器是雙路，即插2塊CPU，每一個塊CPU對應一個MIC，PCIE效率最高，從CPU與MIC之間傳輸數(shù)據(jù)性能最好。為了測試該系統(tǒng)的性能，可選擇高性能計算應用，此應用算法有高并行任務，并行任務之間數(shù)據(jù)無依賴，并行性好，整個應用對系統(tǒng)性能要求高，地震疊前時間偏移(PreStack Time Migration, PSTM)正是具備以上特定的應用，以下以該應用為例，對現(xiàn)有以單線程運行的CPU平臺進行改進的過程進行說明原有PSTM程序以單線程運行在CPU平臺，首先利用CPU多核平臺，采用OpenMP編程模型把它以多線程方式實現(xiàn)，把所用計算任務采用12個線程并行起來，使2塊CPU的所有核的計算能力全部發(fā)揮出來；然后在PSTM CPU多線程并行程序基礎上在MIC芯片上實現(xiàn)線程擴展，把所有計算任務數(shù)采用200個線程以上并行起來，使其在MIC上并行執(zhí)行，發(fā)揮出MIC眾核的計算能力；把整個系統(tǒng)的計算能力劃分為3個設備，第一塊MIC芯片作為設備0，啟動200個線程以上，第二塊MIC芯片作為設備1，啟動200個線程以上，2塊CPU作為設備2，啟動12個線程；如附圖2所示；把整個PSTM的計算任務按照這三個設備的計算能力進行劃分，使三個設備同時并行計算，即這412個線程以上共同參與計算，達到CPU與MIC同時計算的效果，并且保證負載均衡，整個系統(tǒng)實現(xiàn)高性能。具體地，以測試91條測線，每條測線上963個CMP(共中心點)點，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種信息處理異構系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：一個中央處理器(CPU)平臺，所述平臺包括CPU芯片；至少一個集成眾核(MIC)芯片；連接器，用于連接所述MIC芯片至所述CPU平臺。

【技術特征摘要】
1.一種信息處理異構系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 一個中央處理器(CPU)平臺，所述平臺包括CPU芯片； 至少一個集成眾核(MIC)芯片； 連接器，用于連接所述MIC芯片至所述CPU平臺。2.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述連接器為PCIE插槽。3.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的內存配置為96GB以上，最大功率支持1300w以上。4.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述CPU平臺的操作系統(tǒng)、編譯器及驅動都支持MIC。5.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述操作系統(tǒng)為LinuX，所述編譯器為Intel 的 icc、icpc、ifort。6.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括2個CPU芯片和2個MI...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張清，張廣勇，
申請(專利權)人：浪潮北京電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：