超并行高效能计算机体系结构与设计方法研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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超并行高效能计算机体系结构与设计方法研究

项目名称：超并行高效能计算机体系结构与设计方法研究
项目类别：创新研究群体科学基金
批准号：61221062
申请代码：F0203
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2013-01-01-2015-12-31

项目负责人：李国杰
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院计算技术研究所
批准年度：2012

中文摘要：

高性能计算机在解决国家的重大战略性问题和重大科学问题（如气候变化、飞船轨道计算等）过程中起着至关重要的作用。目前多核、超并行成为高性能计算机体系结构领域研究热点，但也存在并行编程困难、并行效率低、功耗和可靠性等突出问题。本项目研究思路针对以上挑战，面向体系结构学科前沿，面向国产多核处理器和可扩展高效能超级计算机的国家战略需要，大力加强结构、系统设计方法的基础研究，创造和发展超并行高效能新型计算机体系结构。主要研究可扩展并行处理体系结构，程序并行优化方法；低功耗处理器体系结构及系统节能技术；并行编译技术；基于自测试自诊断和自修复的高可靠体系结构设计技术、高效可信系统软件等。项目还将构造超大规模多核CPU模拟器，超并行系统级模拟器等研究平台。项目的研究成果将为增强我国计算机体系结构与系统设计方法的学科体系，和研制基于国产"龙芯"多核处理器的新型"曙光"高性能计算机打下坚实的理论和方法基础。

中文主题词：高效能计算机；多核/众核处理器；测试技术；编译技术；

英文摘要：

Highly energy efficient HPC；many-core processors；verification；compilation；

英文主题词： Highly energy efficient HPC；many-core processors；verification；compilation；

结论摘要：

本群体围绕高效能超级计算机的关键科学问题，在高效能计算机超并行体系结构和设计方法、多核/众核处理器的新型体系结构及低功耗设计、多核处理器的测试、验证与高可靠性设计方法、高性能计算机并行编译方法研究、面向计算机系统结构创新研究的自研平台等方面提出了原创性的方法和技术，圆满完成了各项预期目标。 1.取得了若干位居国际领先行列的前沿基础研究成果。提出了寒武纪系列深度学习处理器架构，性能功耗比超过NVIDIA K20 GPU 100倍，达到1T OPS/W；提出的高通量数据中心架构，成为华为全球发布的数据中心3.0白皮书的核心内容；研制了面向媒体大数据应用的高通量众核处理器DPU-m，性能功耗比相比相同工艺Intel平台提升80-240倍。 2.培养了基金委优青五名，一人入选MIT2015年TR35杰出青年创新人物；获得973项目一项，基金重点和国际合作重点项目九项；群体成员首次在中国大陆承办了计算机领域顶级会议PLDI、HPCA、CGO，并担任HPCA 2013和CGO 2013的大会主席，多位群体成员担任领域顶会（ASPLOS、HPCA、ISCA、MICRO）PC，担任顶级期刊（TPDS、TVLSI）AE。 3.六年来，在体系结构四大顶会ISCA、HPCA、MICRO和ASPLOS上共发表论文15篇，发文量位列全球第17名。其中获ASPLOS2014最佳论文（大陆首次），MICRO2014最佳论文（大陆首次），以及发表顶级期刊ACM TOCS（大陆首篇）。 4.成果获2013和2015年度国家科技进步二等奖各一项；获2013年度北京市科学技术二等奖、2014年度北京市科学技术一等奖各一项。 5.解决了曙光高效能计算机中系统规模、计算密度、系统效能的三大难题，实现了高效能计算机从十万亿次提升到百万亿次、千万亿次跨越，曙光高性能计算机国内市场份额连续6年排名第一；群体主要学术带头人牵头和华为公司成立联合实验室合作开展了高通量服务器项目的研究，发布了大数据测试程序集BigDataBench，在工业界被IBM、三星、华为、埃森哲等使用，34项发明专利被华为公司评为高价值专利。成果（验证-测试-恢复技术）已成功应用于我国多颗卫星；研制了新一代龙芯高性能GS464E处理器核架构，面向航天专用的龙芯抗辐照微处理器芯片成功应用于一颗北斗导航试验

成果综合统计