一种提高高性能计算能耗比的方法及系统

摘要

本申请提供了一种提高高性能计算能耗比的方法，包括：按照最高精度计算高性能应用程序，得到高性能应用程序输出结果；对高性能应用程序输出结果进行分析判断，确定高性能计算的精度；对高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差值进行判断；当高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差值不在预设误差允许范围内时，则重复上述过程，直到所述差值在预设误差允许范围内为止；根据高性能计算的精度调整高性能计算处理器的计算精度；利用调整后的精度计算高性能应用程序的输出结果。最终确定的高性能计算的精度小于最高精度，并控制处理器以较低的精度计算高性能应用程序，降低了处理器的功耗，在计算量不变的情况下，提高了能耗比。

说明书

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别涉及一种提高高性能计算能耗比的 方法及系统。

背景技术

随着技术的发展，人们对高性能计算消耗的高能耗越来越关注。

现有的高性能计算一般默认采用最高精度进行计算，导致高性能计算 过程中消耗的能耗较大，加大了能源消耗的费用。

因此，如何有效的进行高性能计算，在计算量不变的情况下，降低高 性能计算的能耗，提高能耗比是本领域技术人员目前需要解决的技术问 题。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种提高高性能计算能耗比的方 法及系统，解决了现有技术中默认采用最高精度进行计算，导致高性能 计算过程中消耗的能耗较大，加大了能源消耗的费用的问题。

其具体方案如下：

一种提高高性能计算能耗比的方法，该方法包括：

按照最高精度计算高性能应用程序，得到高性能应用程序输出结果；

对所述高性能应用程序输出结果进行分析判断，确定高性能计算的精 度；

对所述高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差值进行判断；

当所述高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差值不在预设误 差允许范围内时，则执行所述按照最高精度计算高性能应用程序，得到 高性能应用程序输出结果的步骤，直到所述高性能计算的精度与预设高 性能计算精度的差值在所述预设误差允许范围内为止；

根据所述高性能计算的精度调整高性能计算处理器的计算精度；

利用调整后的精度计算所述高性能应用程序的输出结果。

上述的方法，可选的，所述按照最高精度计算高性能应用程序，得到 高性能应用程序输出结果，包括：

按照最高精度计算高性能应用程序，得到高性能应用程序的最终计算 结果和中间计算结果。

上述的方法，可选的，所述对高性能应用程序输出结果进行分析判断， 确定高性能计算的精度，包括：

对所述最终计算结果的有效数字位数进行分析判断，确定高性能计算 的精度；

和/或；

对所述中间计算结果的有效数字位数进行分析判断，确定高性能计算 的精度。

上述的方法，可选的，当对所述最终计算结果的有效数字位数和所述 中间计算结果的有效数字位数均进行分析判断时，包括：

比较所述最终计算结果的有效数字位数的长度和所述中间计算结果 的有效数字位数的长度；

当所述中间计算结果的有效数字位数的长度小于所述最终计算结果 的有效数字位数的长度时，根据所述中间计算结果的有效数字位数的长 度确定所述高性能计算的精度；

当所述中间计算结果的有效数字位数的长度大于所述最终计算结果 的有效数字位数的长度时，根据所述最终计算结果的有效数字位数的长 度确定所述高性能计算的精度。

上述的方法，可选的，所述对高性能应用程序输出结果进行分析判断， 确定高性能计算的精度，包括：

判断所述高性能应用程序是否具有结果有效性定义；

当所述高性能应用程序具有结果有效性定义时，根据所述结果有效性 定义，确定高性能计算的精度。

一种提高高性能计算能耗比的系统，该系统包括：

第一计算单元，用于按照最高精度计算高性能应用程序，得到高性能 应用程序输出结果；

分析判断单元，用于对所述高性能应用程序输出结果进行分析判断， 确定高性能计算的精度，所述高性能计算的精度小于所述最高精度；

第一判断单元，用于对所述高性能计算的精度与预设高性能计算精度 的差值进行判断；当所述高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差 值不在预设误差允许范围内时，则执行所述按照最高精度计算高性能应 用程序，得到高性能应用程序输出结果的步骤，直到所述高性能计算的 精度与预设高性能计算精度的差值在所述预设误差允许范围内为止；

调整单元，用于根据所述高性能计算的精度调整高性能计算处理器的 计算精度；

第二计算单元，用于利用调整后的精度计算高性能应用程序的输出结 果。

上述的系统，可选的，所述第一计算单元，包括：

按照最高精度计算高性能应用程序，得到高性能应用程序的最终计算 结果和中间计算结果。

上述的系统，可选的，所述分析判断单元，包括：

对所述最终计算结果的有效数字位数进行分析判断，确定高性能计算 的精度；

和/或；

对所述中间计算结果的有效数字位数进行分析判断，确定高性能计算 的精度。

上述的系统，可选的，在所述分析判断单元中，当对所述最终计算结 果的有效数字位数和所述中间计算结果的有效数字位数均进行分析判断 时，包括：

比较单元，用于比较所述最终计算结果的有效数字位数的长度和所述 中间计算结果的有效数字位数的长度；

第一确定单元，用于当所述中间计算结果的有效数字位数的长度小于 所述最终计算结果的有效数字位数的长度时，根据所述中间计算结果的 有效数字位数的长度确定所述高性能计算的精度；

第二确定单元，用于当所述中间计算结果的有效数字位数的长度大于 所述最终计算结果的有效数字位数的长度时，根据所述最终计算结果的 有效数字位数的长度确定所述高性能计算的精度。

上述的系统，可选的，所述分析判断单元，包括：

第二判断单元，用于判断所述高性能应用程序是否具有结果有效性定 义；

第三确定单元，用于当所述高性能应用程序具有结果有效性定义时， 根据所述结果有效性定义，确定高性能计算的精度。

本申请提供的一种提高高性能计算能耗比的方法中，初次运行高性能 应用程序时，按照最高精度计算高性能应用程序，得到高性能应用程序 输出结果；然后，对所述高性能应用程序输出结果进行分析判断，确定 高性能计算的精度，所述高性能计算的精度小于所述最高精度；对所述 高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差值进行判断；当所述高性 能计算的精度与预设高性能计算精度的差值不在预设误差允许范围内 时，则重复计算高性能应用程序的输出结果，对输出结果进行分析判断， 得到高性能计算精度，直到所述高性能计算的精度与预设高性能计算精 度的差值在所述预设误差允许范围内为止；然后，再之后的高性能应用 程序运行过程中，根据所述高性能计算的精度调整高性能计算处理器的 计算精度；利用调整后的精度计算所述高性能应用程序的输出结果。本 申请中最终确定的高性能计算的精度小于最高精度，并控制处理器以较 低的精度计算高性能应用程序，降低了处理器的功耗，在计算量不变的 情况下，提高了能耗比。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描 述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图 仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一种提高高性能计算能耗比的方法实施例的流程图；

图2是本申请的一种提高高性能计算能耗比的系统实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案 进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 申请保护的范围。

参考图1，示出了本申请一种提高高性能计算能耗比的方法实施例的 流程图，可以包括以下步骤：

步骤S101：按照最高精度计算高性能应用程序，得到高性能应用程 序输出结果。

本申请中，高性能计算应用程序开始运行，在初次运行时，处理器计 算精度控制单元不做任何动作，处理器计算单元按照默认的最高精度进 行计算，得到最高精度计算后的高性能应用程序输出结果。

所述高性能应用程序输出结果，包括：高性能应用程序的最终计算结 果和中间计算结果等记录日志。

并将初次运行得到的所述高性能应用程序输出结果反馈到高性能应 用程序模拟分析预测单元。

步骤S102：对所述高性能应用程序输出结果进行分析判断，确定高 性能计算的精度。

高性能应用程序模拟分析预测单元对接收到的高性能应用程序输出 结果进行分析判断，以便确定最适合的计算精度。

本申请中，可以通过三种方法分析确定最适合的计算精度。

可以对所述最终计算结果的有效数字位数进行分析判断，确定高性能 计算的精度；

和/或；

对所述中间计算结果的有效数字位数进行分析判断，确定高性能计算 的精度。

当对所述最终计算结果的有效数字位数和所述中间计算结果的有效 数字位数均进行分析判断时，比较所述最终计算结果的有效数字位数的 长度和所述中间计算结果的有效数字位数的长度。

当所述中间计算结果的有效数字位数的长度小于所述最终计算结果 的有效数字位数的长度时，根据所述中间计算结果的有效数字位数的长 度确定所述高性能计算的精度。

当所述中间计算结果的有效数字位数的长度大于所述最终计算结果 的有效数字位数的长度时，根据所述最终计算结果的有效数字位数的长 度确定所述高性能计算的精度。

当高性能计算应用程序自身带有结果有效性定义时，可以根据其有效 性定义(通常为有效数字位数)，推导所述高性能应用程序运行时需要的 有效数字位数。

具体为：判断所述高性能应用程序是否具有结果有效性定义。

当所述高性能应用程序具有结果有效性定义时，根据所述结果有效性 定义，确定高性能计算的精度。

还可以通过人工设定计算精度，即通过该领域专家从实用性角度分析 得到的精度经验值，进行其需要的结果精度设定。

步骤S103：对所述高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差值 进行判断。

将所述高性能计算的精度与预先设置好的高性能计算精度进行差值 运算，判断所述差值是否在误差允许的范围内。

步骤S104：当所述高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差值 不在预设误差允许范围内时，则重复执行步骤S101～步骤S104，直到所 述高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差值在所述预设误差允许 范围内为止。

步骤S105：根据所述高性能计算的精度调整高性能计算处理器的计 算精度。

步骤S106：利用调整后的精度计算所述高性能应用程序的输出结果。

确定好高性能计算精度后，处理器计算精度控制单元根据所述高性能 计算精度调整高性能计算处理器，在以后的运行过程中，即将应用程序 的计算精度控制在可行的较低精度上，并交由处理器计算单元进行较低 精度的计算。

目前，可以进行整数位、IEEE单精度和IEEE双精度三种精度的调 整。

本申请提供的一种提高高性能计算能耗比的方法中，初次运行高性能 应用程序时，按照最高精度计算高性能应用程序，得到高性能应用程序 输出结果；然后，对所述高性能应用程序输出结果进行分析判断，确定 高性能计算的精度，所述高性能计算的精度小于所述最高精度；对所述 高性能计算的精度与预设高性能计算精度的差值进行判断；当所述高性 能计算的精度与预设高性能计算精度的差值不在预设误差允许范围内 时，则重复计算高性能应用程序的输出结果，对输出结果进行分析判断， 得到高性能计算精度，直到所述高性能计算的精度与预设高性能计算精 度的差值在所述预设误差允许范围内为止；然后，再之后的高性能应用 程序运行过程中，根据所述高性能计算的精度调整高性能计算处理器的 计算精度；利用调整后的精度计算所述高性能应用程序的输出结果。本 申请中最终确定的高性能计算的精度小于最高精度，并控制处理器以较 低的精度计算高性能应用程序，降低了处理器的功耗，在计算量不变的 情况下，提高了能耗比。

与上述本申请一种提高高性能计算能耗比方法实施例所提供的方法 相对应，参见图2，本申请还提供了一种提高高性能计算能耗比系统实施 例，在本实施例中，该系统包括：

第一计算单元201，用于按照最高精度计算高性能应用程序，得到高 性能应用程序输出结果。

在所述第一计算单元中，按照最高精度计算高性能应用程序，得到高 性能应用程序的最终计算结果和中间计算结果。

分析判断单元202，用于对所述高性能应用程序输出结果进行分析判 断，确定高性能计算的精度，所述高性能计算的精度小于所述最高精度。

所述分析判断单元，包括：

对所述最终计算结果的有效数字位数进行分析判断，确定高性能计算 的精度；

和/或；

对所述中间计算结果的有效数字位数进行分析判断，确定高性能计算 的精度。

当对所述最终计算结果的有效数字位数和所述中间计算结果的有效 数字位数均进行分析判断时，包括：

比较单元，用于比较所述最终计算结果的有效数字位数的长度和所述 中间计算结果的有效数字位数的长度。

第一确定单元，用于当所述中间计算结果的有效数字位数的长度小于 所述最终计算结果的有效数字位数的长度时，根据所述中间计算结果的 有效数字位数的长度确定所述高性能计算的精度。

第二确定单元，用于当所述中间计算结果的有效数字位数的长度大于 所述最终计算结果的有效数字位数的长度时，根据所述最终计算结果的 有效数字位数的长度确定所述高性能计算的精度。

所述分析判断单元，包括：

第二判断单元，用于判断所述高性能应用程序是否具有结果有效性定 义。

第三确定单元，用于当所述高性能应用程序具有结果有效性定义时， 根据所述结果有效性定义，确定高性能计算的精度。

第一判断单元203，用于对所述高性能计算的精度与预设高性能计算 精度的差值进行判断；当所述高性能计算的精度与预设高性能计算精度 的差值不在预设误差允许范围内时，则执行所述按照最高精度计算高性 能应用程序，得到高性能应用程序输出结果的步骤，直到所述高性能计 算的精度与预设高性能计算精度的差值在所述预设误差允许范围内为 止。

调整单元204，用于根据所述高性能计算的精度调整高性能计算处理 器的计算精度。

第二计算单元205，用于利用调整后的精度计算高性能应用程序的输 出结果。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每 个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相 同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实 施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分 说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系 术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不 一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺 序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅 包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为 这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况 下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的 过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然， 在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了 解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样 的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可 以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质 中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设 备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实 施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本申请所提供的一种提高高性能计算能耗比方法及系统进行 了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了 阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想； 同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方 式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为 对本申请的限制。