ｈｔｔｐ ：／／ ｗｗｗ．ｊｓｊｋｘ．ｃｏｍＤＯＩ ： １０．１１８９６ ／ ｊｓｊｋｘ．２１０９０００４５到稿日期： ２０２１ － ０９ － ０５ 返修日期： ２０２２－ ０２ － ２１基金项目：国家重点研发计划“高性能计算”重点专项（ ２０２０ＹＦＢ０２０４８０４ ， ２０１６ＹＦＢ０２０１１００ ）Ｔｈｉｓｗｏｒｋｗａｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙ ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ （ ２０２０ＹＦＢ０２０４８０４ ， ２０１６ＹＦＢ０２０１１００ ） ．通信作者：李芳（ ｌｉｆａｎｇ５６＠１６３．ｎｅｔ ）基于国产众核架构的非结构网格分区块重构预处理算法研究叶跃进 １ 李 芳 １ 陈德训 ２ 郭 恒 ２ 陈 鑫 １１国家超级计算无锡中心 江苏 无锡２１４０００２清华大学计算机科学与技术系 北京１０００８４ （ｙｅ＿ ｄｄｒ＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ ）摘 要 如何高效地解决非结构网格离散访存问题一直是科学与工程计算并行算法和应用领域关注的核心热点问题之一。基于国产申威异构众核架构而设计的分布式区块重连的优化算法，在解决应用课题中的非结构稀疏问题时能始终保持高效...

　　ｈｔｔｐ ：／／ ｗｗｗ．ｊｓｊｋｘ．ｃｏｍＤＯＩ ： １０．１１８９６ ／ ｊｓｊｋｘ．２１０９０００４５到稿日期： ２０２１ － ０９ － ０５ 返修日期： ２０２２－ ０２ － ２１基金项目：国家重点研发计划“高性能计算”重点专项（ ２０２０ＹＦＢ０２０４８０４ ， ２０１６ＹＦＢ０２０１１００ ）Ｔｈｉｓｗｏｒｋｗａｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙ ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ （ ２０２０ＹＦＢ０２０４８０４ ， ２０１６ＹＦＢ０２０１１００ ） ．通信作者：李芳（ ｌｉｆａｎｇ５６＠１６３．ｎｅｔ ）基于国产众核架构的非结构网格分区块重构预处理算法研究叶跃进 １ 李 芳 １ 陈德训 ２ 郭 恒 ２ 陈 鑫 １１国家超级计算无锡中心 江苏 无锡２１４０００２清华大学计算机科学与技术系 北京１０００８４ （ｙｅ＿ ｄｄｒ＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ ）摘 要 如何高效地解决非结构网格离散访存问题一直是科学与工程计算并行算法和应用领域关注的核心热点问题之一。基于国产申威异构众核架构而设计的分布式区块重连的优化算法，在解决应用课题中的非结构稀疏问题时能始终保持高效的计算性能。通过深入分析众核架构片上的通信机制来设计高效的消息分组策略，以提高从核片上阵列带宽的利用率，同时结合无栅栏数据分发算法充分发挥国产异构众核体系架构网络的性能。通过建立性能模型与实验测试分析可知，该算法在不同访存特征下平均内存带宽能达到理论值的７０％以上，与主核串行算法相比具有平均１０倍和最高４５倍的加速性能。同时通过对多个不同领域的应用进行测试分析也证明了该算法的普适性。关键词：国产众核架构；非结构网格；片上通信；消息分组；无栅栏数据分发中图法分类号 ＴＰ３１１Ｓｔｕｄｙ ｏｎＰｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＰａｒｔｉｔｉｏｎＲｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆＵｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ － ｇｒｉｄＢａｓｅｄｏｎＤｏｍｅｓｔｉｃＭａｎｙ － ｃｏｒｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＹＥＹｕｅ －ｊｉｎ１ ，ＬＩＦａｎｇ１ ，ＣＨＥＮＤｅ － ｘｕｎ２ ，ＧＵＯＨｅｎｇ２ａｎｄＣＨＥＮＸｉｎ１１ＮａｔｉｏｎａｌＳｕｐｅｒｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ＣｅｎｔｅｒｉｎＷｕｘｉ ， Ｗｕｘｉ ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１４０００ ， Ｃｈｉｎａ２ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ， Ｂｅｉｊｉｎ１０００８４ ， ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＨｏｗｔｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｓｏｌｖｅｔｈｅｄｉｓｃｒｅｔｅ － ｍｅｍｏｒｙ － ａｃｃｅｓｓｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｕｎｓｔｒｕｃｔｅｄ－ ｇｒｉｄｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｈｏｔ － ｓｐｏｔｉｓｓｕｅｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｐａｒａｌｌｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｂｌｏｃｋｒｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａ －ｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ ， ｗｈｉｃｈｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃＳｕｎｗａｙ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｍａｎｙ － ｃｏｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ， ｃａｎｍａｉｎｔａｉｎｈｉｇｈｃｏｍ －ｐｕｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｈｅｎｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｓｐａｒｓｉｔｙｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ａｆｔｅｒｄｅｅｐｌｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅｏｎ － ｃｈｉｐｃｏｍｍｕ －ｎｉｃａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｍａｎｙ － ｃｏｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ， ａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｅｓｓａｇｅｇｒｏｕｐｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｎ －ｃｈｉｐ ａｒｒａｙｏｎｔｈｅｓｌａｖｅｃｏｒｅ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ ， ａｂａｒｒｉｅｒ － ｆｒｅｅｄａｔａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｇｉｖｅｆｕｌｌｐｌａｙ ｔｏｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｐｅｒｆｏｒ － ｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｍａｎｙ－ ｃｏｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｐｅｒｆｏｒ －ｍａｎｃｅｍｏｄｅｌｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓ ， ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｍｅｍｏｒｙ ｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｒｅａｃｈｍｏｒｅｔｈａｎ７０％ ｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｖａｌｕｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｍｏｒｙ ａｃｃｅｓｓｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｅｒｉａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｎｔｈｅｍａｓｔｅｒｃｏｒｅ，ｉｔｈａｓａｎａｖｅ － ｒａｇｅｏｆ１０ｔｉｍｅｓａｎｄａｍａｘｉｍｕｍｏｆ４５ｔｉｍｅｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ ， ｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓａｌａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｔｈｅａｌ －ｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｖｅｄｂｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｉｅｌｄｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＤｏｍｅｓｔｉｃｍａｎｙ － ｃｏｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ， Ｕｎｓｔｒｕｃｔｅｄ － ｇｒｉｄ ， Ｏｎ －ｃｈｉｐｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ， Ｍｅｓｓａｇｅｇｒｏｕｐｉｎｇ ， Ｂａｒｒｉｅｒ － ｆｒｅｅｄａｔａｄｉｓ －ｔｒｉｂｕｔｉｏｎ１ 引言非结构网格（或非结构化网格）指网格区域内的内部点不具有相同的毗邻单元，即与网格部分区域内的内点相连的网格数目不同 ［１ ］ 。在实际应用中，几何形状太复杂的模型生成结构网格费时费力，这时采用非结构网格可以在较短的时间内完成计算前处理 ［２ ］ 。因此，非结构网格技术在众多科学与工程计算领域中被广泛地使用，如航空航天、船舶工程、核模拟PG电子官方网等。但此类应用存在着大量的细粒度访存特点，严重制约了访存 带 宽 的 有 效利 用。如何高 效地解决非 结 构网格的离散访存 问 题 一 直 是科 学与工 程计算并 行算法 和应 用 领 域 关 注 的 核 心 热 点 问 题 之 一 PG电子官方网［３ － ４ ］ ，并 且 随 着 网 格