專利名稱：并行信息處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信息處理系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于空間時間異構(gòu)重構(gòu)的并行信息處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著計算機并行技術(shù)的發(fā)展，并行計算模型一直是國內(nèi)外并行處理專家和學者探索和研究的熱點。計算機發(fā)展的初期階段，并行機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，且存儲訪 問與CPU速度差異小，性能分析集中于計算，如PRAM模型。隨并行處理技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)的復雜性以及存儲訪問速度對CPU計算速度差距的增大等等現(xiàn)象，使并行計算模型不得不面對原來不被重視的性能因素。描述對象的擴大，性能因素的增多造成了當今存在的并行計算模型的多樣性和復雜性。現(xiàn)有的并行計算模型按存儲訪問特點來分類主要有PRAM與共享存儲類模型QSM，各類網(wǎng)絡(或抽象網(wǎng)絡)模型(LogP)及存儲層次模型(如UMH和PMH)?？紤]到存儲與處理器計算方式則有各類修正的PRAM模型(如APRAM，LPRAM等)，異步共享存儲模型(它包括一組異步處理器，處理器之間以向共享存儲空間讀/寫信息的方式通信)，以及各類層次模型(如H-PRAM等)。并行機系統(tǒng)設(shè)計者在體系結(jié)構(gòu)上雖然采用了多種新技術(shù)，但是目前并行軟件(包括系統(tǒng)軟件和應用軟件)的研究和開發(fā)遠遠落后于體系結(jié)構(gòu)的進步，即體系結(jié)構(gòu)上的進步并未充分反映到并行軟件的設(shè)計中。相比之下，串行計算和串行軟件的研究是成功的，原因之一在于有一個簡單而又代表了串行計算主要性能特征的計算模型(Random AccessMachines，RAM)。但是傳統(tǒng)串行計算模型也存在很多不足①片上大量晶體管浪費。②運算器是瓶頸。以運算器作為運算或處理的基礎(chǔ)，無論處理復雜度如何，結(jié)果運算處理的時間和代價遠遠小于數(shù)據(jù)搬運的花費，成為阻礙計算機發(fā)展的一個嚴重瓶頸。③多CPU和眾核無法實現(xiàn)。以子程序、函數(shù)庫、程序庫等軟件實現(xiàn)方式來填補CPU世界與現(xiàn)實世界的差距，其編程的方便性和可重用性是以高的處理速度和低的實現(xiàn)效能為代價的。④計算粒度太小。以指令作為基本計算粒度來實現(xiàn)各種處理任務，計算粒度過小，嚴重制約了計算機硬件資源的高效使用。⑤處理器個性不能發(fā)揮?，F(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)其設(shè)計核心還是圍繞著CPU開展，隨著電路工藝和微電子技術(shù)的突飛猛進，涌現(xiàn)出大量像GPU、FPGA, DSP、Cell這樣的加速計算部件，傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)很難有效利用這些異構(gòu)的加速部件，不能讓這些處理器發(fā)揮其最佳性能。⑥體系結(jié)構(gòu)固定僵硬?，F(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)雖然種類較多，但是一旦設(shè)定往往難以改變，不能滿足客觀世界中應用的多樣性，僵硬的體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為計算機系統(tǒng)發(fā)展的一大障礙，必須根據(jù)用的需求應尋找多樣的算粒，然后根據(jù)算粒的特征發(fā)展新的體系結(jié)構(gòu)，新的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于空間時間異構(gòu)重構(gòu)的并行信息處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)—種基于空間時間異構(gòu)重構(gòu)的并行信息處理系統(tǒng)，包括多個異構(gòu)的PMC模塊,該PMC模塊包括計算部件、存儲部件和通信部件，所述的并行信息處理系統(tǒng)將任務分割成具有不同算法特征的子任務，并將該各個子任務發(fā)送至與其算法特征匹配的PMC模塊中進行并行處理，處理過程中，所述的PMC模塊的計算部件、存儲部件和通信部件同時對子任務進行處理。所述的PMC模塊包括CPU、GPU、CELL、DSP、FPGA中的至少兩種。每個計算部件中設(shè)有至少兩個處理器，可同時處理多個任務。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點 I、使用多功能部件，引入空間重復因素，如計算部件P，存儲部件M，通信部件C，來開發(fā)計算任務的并行性。2、采用流水線機制，硬件體系結(jié)構(gòu)具有靈活性，大大縮減了任務的完成時間。3、在并行性概念中引入異構(gòu)因素，即提供不同功能特征的部件，使得處理器彰顯個性，各盡所能，優(yōu)勢互補，克服應用程序中的串行瓶頸，從而使得整個系統(tǒng)的性能價格比最優(yōu)。4、體系結(jié)構(gòu)靈活多變。根據(jù)不同的應用需求的需要，重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)，使得任務在特定體系結(jié)構(gòu)上最短時間內(nèi)完成。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例一種并行信息處理系統(tǒng)，該信息處理系統(tǒng)基于空間時間異構(gòu)重構(gòu)的四重并行，其結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括了多個異構(gòu)的PMC模塊，該PMC模塊分別為CPU I、GPU 2、CELL 3、FPGA4，每個PMC都包括了計算部件P、存儲部M件和通信部件C，而且每個計算部件P中設(shè)有至少兩個處理器，可同時處理多個任務，用以實現(xiàn)空間的并行性。PMC模塊中的計算部件P、存儲部件M和通信部件C同時對任務進行處理，實現(xiàn)時間的并行性。在處理任務時，并行信息處理系統(tǒng)將任務分割成具有不同算法特征的子任務，并將該各個子任務發(fā)送至與其算法特征匹配的PMC模塊中進行并行處理。通過不同的PMC模塊，使系統(tǒng)的算粒多樣性提高，可以在最短的時間內(nèi)處理任務，實現(xiàn)異構(gòu)的并行性。而且隨著可重構(gòu)技術(shù)的成熟，在系統(tǒng)中引入了 FPGA等可重構(gòu)器件，提高了系統(tǒng)的計算能力和適應性，實現(xiàn)系統(tǒng)的重構(gòu)并行性。
權(quán)利要求
1.一種并行信息處理系統(tǒng)，其特征在于，包括多個異構(gòu)的PMC模塊，該PMC模塊包括計算部件、存儲部件和通信部件，所述的并行信息處理系統(tǒng)將任務分割成具有不同算法特征的子任務，并將該各個子任務發(fā)送至與其算法特征匹配的PMC模塊中進行并行處理，處理過程中，所述的PMC模塊的計算部件、存儲部件和通信部件同時對子任務進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種并行信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的PMC模塊包括CPU、GPU、CELL、DSP、FPGA 中的至少兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種并行信息處理系統(tǒng)，其特征在于，每個計算部件中設(shè)有至少兩個處理器，用于同時處理多個任務。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種并行信息處理系統(tǒng)，包括多個異構(gòu)的PMC模塊，該PMC模塊包括計算部件、存儲部件和通信部件，所述的并行信息處理系統(tǒng)將任務分割成具有不同算法特征的子任務，并將該各個子任務發(fā)送至與其算法特征匹配的PMC模塊中進行并行處理，處理過程中，所述的PMC模塊的計算部件、存儲部件和通信部件同時對子任務進行處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有性價比高、處理速度快、體系結(jié)構(gòu)多變等優(yōu)點。
文檔編號G06F9/38GK102902511SQ201110440500
公開日2013年1月30日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者曾國蓀, 王偉, 王福煥 申請人:同濟大學, 上海紅神信息技術(shù)有限公司