CPU+GPU的异构计算系统在是石油勘探中的应用研究作者：王永胜来源：《电脑知识与技术》2017年第29期摘要：在计算机技术领域中，CPU和GPU两者是相辅相成的，在CPU和GPU发展过程中遇到了各种瓶颈，要相对该种瓶颈进行解决，就要将两者相互结合进行实现，并且关于CPU和GPU两者相互结合的方案一直被相关人员所重视和研究。基于此，该文就对CPU和GPU两者的联合异构计算系统进行分析，两者的结合能够有效提高处理器的性能，并且还能够提高处理器的性价比，促进计算机处理器能够迈向全新的台阶，之后对CPU+GPU异构计算系统在石油勘探中的应用进行了研究。关键词：CPU；GPU；异构计算机系统；石油勘探中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044（2017）29-0250-02在大规模工程及科学技术不断发展的过程中，CPU已经不能满足不断增加的计算需求，就算是多核CPU也无法满足。并且因为CPU自身体系结构的因素，其计算数量不能够增加，并且大部分的资源被占用，导致CPU实际可用的计算单位有限。为了能够有效满足计算需求，大部分公司及研究机构都逐渐应用具有较高性能的超级计算机和集群系统，但是因为设备较高，并且维护成本较高，部分芯片和性能并不能够满足CPU。GPU属于图形处理器，其和CPU相比，在存储器带宽和处理能力方面具有优势。为了有效解决计算密集型方面的问题，GPU比CPU优势大，但是CPU和GPU硬件结构不同，不能够只是靠GPU完成计算，所以可以充分使用GPU和CPU两者的计算能力，创建超级计算机，有效提高计算处理性能，降低处理能耗。1CPU+GPU异构计算的含义和意义1.1CPU+GPU异构计算的含义CPU+GPU异构并行处理的主要任务就是实现图形的实时渲染，在任务处理过程中，CPU的主要目的就是负责具有较强逻辑性的事务计算，GPU的主要目的就是负责具有较高计算密度的图形渲染。为了能够有效满足事务计算的需求，CPU设计的主要目的就是通过执行单元降低延迟，以此得到指令和数据，所以就是使用较为复杂的分支预测及控制逻辑和大量的缓存，从而有效提高任务的处理效率。GPU要在制定过程中实现较高的存储器带宽和较强的计算能力，所以就要通过较多的执行单元对较为简单的线程进行执行，在线程等待数据的时候，能够对另外在就绪中等待计算线程进行切换。简单来说，CPU对于迟延较为敏感，GPU重视对数据吞吐量的提高。从而表示，CPU+GPU异构计算能够充分将CPU和GPU两者的优势发挥出来，从而能够最大限度地使用计算能力，使其能够在任务执行过程中具有较高的运算能力[1]。1.2CPU+GPU异构计算的意义CPU+GPU异构设计在各大服务器中被广泛应用，我国品牌服务器市场最先发布了桌面超“”级计算机倚天，其具有较快的运算速度，并且价格较为便宜，主要是因为使用了CPU+GPU“”异构机构。倚天中具有异构设计的高性能，并且还有其他特点，比如数量较多的峰值运算性能，GPU的不断发展能够有效满足并行数值计算的特点，并且其还具有较为强大的并行处理能力和可编程流水线，从而能够提高在面对单指令多数据流中的性能。GPU的并行运算能力能够通过对CPU和GPU两者的对比看出来，CPU因为架构因素，一直都是提高制程工艺及主频实现提高计算能力，但是此种方法会出现多种问题，GPU的性能缺失不断提高的[2]。集群所要面临的挑战主要是因为性价比，相关研究表示，高性能集群计算市场的75%需求，“”但是以上规模的集群系统价格不同。本文所说的倚天计算峰值虽然每秒四万一次，但是成本却只有其他计算系统的五分之一。此种性价比优势，使CPU+GPU异构计算机系统在使用过程中降低了使用成本。主要包括以下内容：机房面积较小，耗电较少，噪音较低。从此方面分析，满足今后绿色IT的发展趋势。最后，其还能够为用户使用过程中提供灵活性，因为体积和普通计算机相同，价格便宜实惠，导致用户能够更加方便的对其进行部署，所以有效解决了传统用户在使用过程中单一并且排队的问题，有效提高了用户在使用过程中的效率[3]。2CPU+GPU异构的计算模型本文提出的CPU+GPU异构平台计算模型是面向开发者及面向用户构成的，其主要包括应用层、平台层及硬件层，详见图1：系统模型之所以面向程序开发人员，其将硬件设备层作为基础，...