电子学报
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전자학보
ACTA ELECTRONICA SINICA
2015年
1期
111-119
,共9页
异构众核系统%高性能计算%异构计算%编程模型%性能优化
異構衆覈繫統%高性能計算%異構計算%編程模型%性能優化
이구음핵계통%고성능계산%이구계산%편정모형%성능우화
heterogeneous many-core system%high-performance computing%heterogeneous computing%programming model%performance optimization
异构众核系统已成为当前高性能计算领域重要的发展趋势。针对异构众核系统，从架构、编程、所支持的应用三方面分析对比当前不同异构系统的特点，揭示了异构系统的发展趋势及异构系统相对于传统多核并行系统的优势；然后从编程模型和性能优化方面分析了异构系统存在的问题和面临的挑战，以及国内外研究现状，结合当前研究存在的问题和难点，探讨了该领域进一步深入的研究方向；同时对两种典型的异构众核系统CPU＋GPU和CPU＋MIC进行不同应用类型的Benchmark测试，验证了两种异构系统不同的应用特点，为用户选择具体异构系统提供参考，在此基础上提出将两种众核处理器（GPU和MIC）结合在一个计算节点内构成新型混合异构系统；该新型混合异构系统可以利用两种众核处理器不同的处理优势，协同处理具有不同应用特点的复杂应用，同时分析了在该混合异构系统下必须要研究和解决的关键问题；最后对异构众核系统面临的挑战和进一步的研究方向进行了总结和展望。
異構衆覈繫統已成為噹前高性能計算領域重要的髮展趨勢。針對異構衆覈繫統，從架構、編程、所支持的應用三方麵分析對比噹前不同異構繫統的特點，揭示瞭異構繫統的髮展趨勢及異構繫統相對于傳統多覈併行繫統的優勢；然後從編程模型和性能優化方麵分析瞭異構繫統存在的問題和麵臨的挑戰，以及國內外研究現狀，結閤噹前研究存在的問題和難點，探討瞭該領域進一步深入的研究方嚮；同時對兩種典型的異構衆覈繫統CPU＋GPU和CPU＋MIC進行不同應用類型的Benchmark測試，驗證瞭兩種異構繫統不同的應用特點，為用戶選擇具體異構繫統提供參攷，在此基礎上提齣將兩種衆覈處理器（GPU和MIC）結閤在一箇計算節點內構成新型混閤異構繫統；該新型混閤異構繫統可以利用兩種衆覈處理器不同的處理優勢，協同處理具有不同應用特點的複雜應用，同時分析瞭在該混閤異構繫統下必鬚要研究和解決的關鍵問題；最後對異構衆覈繫統麵臨的挑戰和進一步的研究方嚮進行瞭總結和展望。
이구음핵계통이성위당전고성능계산영역중요적발전추세。침대이구음핵계통，종가구、편정、소지지적응용삼방면분석대비당전불동이구계통적특점，게시료이구계통적발전추세급이구계통상대우전통다핵병행계통적우세；연후종편정모형화성능우화방면분석료이구계통존재적문제화면림적도전，이급국내외연구현상，결합당전연구존재적문제화난점，탐토료해영역진일보심입적연구방향；동시대량충전형적이구음핵계통CPU＋GPU화CPU＋MIC진행불동응용류형적Benchmark측시，험증료량충이구계통불동적응용특점，위용호선택구체이구계통제공삼고，재차기출상제출장량충음핵처리기（GPU화MIC）결합재일개계산절점내구성신형혼합이구계통；해신형혼합이구계통가이이용량충음핵처리기불동적처리우세，협동처리구유불동응용특점적복잡응용，동시분석료재해혼합이구계통하필수요연구화해결적관건문제；최후대이구음핵계통면림적도전화진일보적연구방향진행료총결화전망。
The heterogeneous many-core system has emerged as a promising developing trend in the high performance com-puting area .In this paper ,we first revealed the developing trend and dominant position of the heterogeneous systems via analyzing their architectures ,programming and application characteristics .Secondly ,we discussed the programming model and performance optimization of current heterogeneous systems ,and summarized the relative research trends .Thirdly ,we verified the different appli-cation behaviors of the GPU and MIC heterogeneous system by running different types of Benchmark ,which provides the reference for user to select the specific heterogeneous computing platform and ,the basis of composing the hybrid heterogeneous system which combines the two types of many-core processor (GPU and MIC )into an individual computing node .This hybrid heterogeneous sys-tem can fully exploit the computing potential of the two types of many-core coprocessors to coordinate handling the complex appli-cation with different application behaviors .Finally ,some open issues and future directions in the heterogeneous system were viewed .
