多核数字信号处理器并行矩阵转置算法优化

作     者：裴向东 王庆林 廖林玉 李荣春 梅松竹 刘杰 庞征斌 PEI Xiangdong;WANG Qinglin;LIAO Linyu;LI Rongchun;MEI Songzhu;LIU Jie;PANG Zhengbin

作者机构：国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 国防科技大学并行与分布处理国防科技重点实验室湖南长沙410073 

出 版 物：《国防科技大学学报》 (Journal of National University of Defense Technology)

年 卷 期：2023年第45卷第1期

页      面：57-66页

核心收录：

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(62002365) 

主　　题：多核DSP 矩阵转置 并行算法 算法优化 

摘      要：矩阵转置是矩阵运算的基本操作,广泛应用于信号处理、科学计算以及深度学习等各种领域。随着国防科技大学自主研制的飞腾异构多核数字信号处理器(digital signal processor, DSP)在各种领域中的推广应用,对高性能矩阵转置实现提出了强烈需求。针对飞腾异构多核DSP的体系结构特征与矩阵转置操作的特点,提出了一种适配不同数据位宽(8 B、4 B以及2 B)矩阵的并行矩阵转置算法ftmMT。该算法基于DSP中向量处理单元的Load/Store部件实现了向量化,同时基于矩阵分块实现了多个DSP核的并行处理,通过隐式乒乓设计实现了片上向量化转置与片外访存的重叠以及访存性能的大幅提升。实验结果表明,ftmMT能够显著加快矩阵转置操作,与CPU上的开源转置库HPTT相比,可获得高达8.99倍的性能加速。