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中国赛宝智库:异构融合计算技术白皮书

  • 2023年09月20日
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异构融合计算的定义Intel于2019年提出“超异构计算”的概念,强调了超异构计算涉及的三个方面:系统架构、工艺和封装,以及统一的异构计算软件。但在最核心的系统架构层次, Intel仅仅只强调了“多”,并没有进一步对超异构计算进行阐述,以及设计实现的进一步细节说明。“异构融合计算”是一个全新的概念,目前行业还没有形成统一的定义。从概念上讲,“异构融合计算”属于异构计算的范畴,可以定义为异构计算的一种高阶形态。本白皮书认为,狭义的“异构融合计算”,是一种新的计算架构和方法,通过融合CPU和多种不同类型、不同架构的加速处理器,以实现更大规模、更高性能、更加高效的计算。而 广义的“异构融合计算”,则通过不同层次、不同类型的技术整合,来实现异构融合计算资源的高效利用。广义的异构融合计算,主要包含以下几方面内容:超异构:系统中异构处理器的数量为三个或三个以上。“一个称为同构,两个称为异构,三个或三个以上称为超异构”。超异构是异构融合计算的前提。硬件融合 :强调不同处理器之间的深度协同(指单个工作任务由两个或两个以上处理器协作处理)和深度融合(指某个具体工作任务可以跨 CPU、 GPU和 DSA等不同类型处理器运行,也可以跨同类型中的不同架构处理器运行)。各处理器之间可 以通过高速总线或高性能网络进行通信和数据传输,通过更高层次的系统划分和任务调度实现协同计算。软件融合:面向异构(硬件)计算环境,将操作系统、应用软件、编程模型、编程语言、通信协议、数据等技术资源进行融合和优化,提供统一的软件运行环境和编译开发工具,旨在降低异构融合计算系统的复杂度,实现计算任务的跨平台运行。系统融合:通过合理的任务分配和资源调度,异构融合计算系统可以实现更高的计算性能和更好的计算效率。传统异构计算,特指CPU+xPU的计算架构。异构融合计算与传统异构计算的差异点在于:传统异构计算仅有一 种加速处理器类型,并且仅关注 CPU和加速处理器的协同;而异构融合计算则具有两种或两种以上的加速处理器类型,并且需要重点关注所有处理器之间的协同和融合,以及硬件与软件之间的融合、系统内部及系统之间的融合问题。

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