一种基于FPGA并行加速的稀疏矩阵求解方法
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作者:
作者单位:

(1.国家超级计算无锡中心,江苏 无锡 214072;2.中国电力科学研究院有限公司,北京 100085)

作者简介:

吴志勇(1976—),男,硕士,高级工程师,研究方向为计算机系统结构、微处理器设计和验证;E-mail: wuzhiyong@mail.nsccwx.cn 王晞阳(1976—),男,硕士,高级工程师,研究方向为计算机软件应用技术;E-mail: wangxiyang@mail.nsccwx. cn 陈继林(1982—),男,硕士,高级工程师,研究方向为电力系统仿真技术。E-mail: cjl20082002@163.com

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家电网有限公司总部科技项目“适应于电力系统应用的高性能计算技术研究与开发”(XTB17201900305)


A method for solving a sparse matrix based on FPGA parallel acceleration
Author:
Affiliation:

(1. National Supercomputing Center in Wuxi, Wuxi 214072, China; 2. China Electric Power Research Institute Co., Ltd., Beijing 100085, China)

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    摘要:

    研究了电力系统电磁暂态仿真中最耗时的稀疏矩阵快速求解问题。采用了算法定义架构的设计思想,提出了一种DAG静态并行调度算法,并设计了与之相适配的硬件并行加速阵列架构。在设计实现中,针对电磁暂态仿真运算中稀疏矩阵求解的特性,采用了精确的节拍级硬件资源调度,实现了高度融合的软硬件协同加速。在此基础上,进行了该设计的测试及性能分析。实验结果表明,该结构和方法在电力系统稀疏矩阵运算中的性能优于通用CPU和GPU。

    Abstract:

    This paper studies the most time-consuming sparse matrix fast solving problem in the electromagnetic transient simulation of a power system. It adopts the design idea of algorithm definition architecture, proposes a DAG static parallel scheduling algorithm, and designs a suitable hardware parallel to accelerate the array architecture. In the design and implementation, in order to solve the sparse matrix in the electromagnetic transient simulation operation, the precise beat-level hardware resource scheduling is adopted to realize the highly integrated software and hardware coordination acceleration. A design test and performance analysis is carried out. The results show that the structure and method performance is better than general-purpose CPU and GPU in the sparse matrix operation of a power system. This work is supported by the Science and Technology Project of State Grid Corporation of China “Research and Development of High-performance Computing Technology Suitable for Power System Applications” (No. XTB17201900305).

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

吴志勇,王晞阳,陈继林.一种基于FPGA并行加速的稀疏矩阵求解方法[J].电力系统保护与控制,2021,49(11):155-162.[WU Zhiyong, WANG Xiyang, CHEN Jilin. A method for solving a sparse matrix based on FPGA parallel acceleration[J]. Power System Protection and Control,2021,V49(11):155-162]

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  • 收稿日期:2020-08-06
  • 最后修改日期:2020-09-28
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  • 在线发布日期: 2021-05-28
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