计算机工程与科学

作者：张宗茂, 董德尊, 王子聪, 常俊胜, 张晓云, 王绍聪

单位：国防科技大学计算机学院，湖南 长沙 410073

关键词：稀疏矩阵向量乘,便笺式存储器,CSR,ARM SVE,

基金：湖南省杰出青年科学基金(2021JJ10050);国防科技大学科研计划项目(ZK22-23)

便笺式存储器是一种结构简单、访问延迟固定且软件可直接控制的片上高速存储，在现代处理器设计中得到了广泛应用。稀疏矩阵向量乘SpMV是高性能计算、人工智能等应用领域重要的内核计算函数之一。在传统多级Cache处理器中，SpMV算法计算过程中对稠密输入向量的不规则访问操作会导致大量Cache访问请求失效，从而影响SpMV算法执行效率。为了评估便笺式存储器对SpMV向量算法的性能影响，使用ARM SVE指令对基于CSR格式的SpMV算法向量化，并将算法中的热点数据即稠密输入向量存储在便笺式存储器中，在集成了便笺式存储器的ARM架构处理器中对SpMV向量算法进行了性能分析。在gem5模拟器中针对来自真实应用程序的2 562个稀疏矩阵进行了实验。实验结果表明，集成了便笺式存储器的处理器与传统多级Cache处理器相比，针对向量化SpMV算法能够实现的最大加速比为7.45，平均加速比为1.11。

来源：2024年第9期

《计算机工程与科学》期刊编辑部

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