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基于GPU的混合精度平方根共轭梯度算法
  • ISSN号:0254-3087
  • 期刊名称:仪器仪表学报
  • 时间:0
  • 页码:97-104
  • 分类:TP311.1[自动化与计算机技术—计算机软件与理论;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]吉林大学计算机科学与技术学院,长春130012, [2]吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室,长春130012, [3]吉林大学公共计算机教学与研究中心,长春130012, [4]吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026
  • 相关基金:国家自然科学基金(60973089,60873148,60773097,61003101)、吉林省科技发展计划项目基金(201101039,20101501,20100185,20090108,20080107)、欧盟合作项目(155776-EM-1-2009-1-IT-ERAMUNDUS-ECW-L12)、国家教育部博士点专项基金(20100061110031)、吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室开放项目(93K-17-2011-K01,93K-17-2009-K05)、吉林大学科学前沿与交叉学科创新项目(201103134)资助
  • 相关项目:模型不完备情形下离散事件系统诊断方法的研究
中文摘要:

针对当前基于GPU的数值算法具有双精度数据性能低下的缺陷。提出了一种适于GPU统一计算架构Fermi—CUDA的混合精度平方根共轭梯度算法用以求解稀疏线性方程组。该算法采用单精度内迭代与双精度外迭代结合的方法,以充分利用GPU体系结构下单精度高性能和双精度高精度的优点。整个算法的计算部分完全在GPU端进行,减少了CPU和GPU之间的数据通信。实现了基于GPU的平方根共轭梯度法、Jacobi迭代法和Gauss—Seidel迭代法,分析它们作为内迭代算子对算法收敛性的影响。实验表明,该算法获得了与全双精度数据处理等同的计算精度,比GPU全双精度在浮点性能上提升近一倍,相对于CPU全双精度串行算法,最大加速比达到70以上。

英文摘要:

GPU-based numerical algorithms have the shortcoming of low performance for double precision. We suggest a mixed precision conjugate gradient squared algorithm suitable for the GPU of Fermi-CUDA to solve sparse linear equations. The scheme uses a combination of single-precision inner iteration and double-precision outer iteration to take the advantages of efficient single-precision operation and accurate double-precision operation under the GPU structure. The calculation of the algorithm is implemented entirely on the GPU, which reduces the data transfer between CPU and GPU. Conjugate gradient squared algorithm, Jacobi iteration method and Gauss-Seidel iteration method based on GPU are implemented; and as inner iteration operators, their influence on the convergence of the whole process is analyzed. Experiments indicate that the mixed precision scheme maintains the native double-precision accuracy of data processing. At the same time, the floating point accuracy is improved by a factor of 2 compared with that using double-precision alone, and the maximum speedup ratio reaches to more than 70.

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期刊信息
  • 《仪器仪表学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国仪器仪表学会
  • 主编:张钟华
  • 地址:北京东城区北河沿大街79号
  • 邮编:100009
  • 邮箱:yqyb@vip.163.com
  • 电话:010-84050563
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-3087
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2179/TH
  • 邮发代号:2-369
  • 获奖情况:
  • 1983年评为机械部科技进步三等奖,1997年评为中国科协优秀科技期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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