[发明专利]用于异构数据的可扩展变换处理单元

说明书

提供了一种处理单元设备，包括：至少一个控制单元，其用于控制处理单元设备的操作；以及变换逻辑单元，其包括至少一个与至少一个控制单元要执行的变换相关联的变换块，该变换包括要应用于包含在输出域中的输出位置的效果，至少一个变换块中的每一个包括效果块和外场块，效果块包括至少一个第一存储单元，用于在其上存储与效果有关的信息，而外场块包括至少一个第二存储单元，用于在其上存储与输出位置有关的信息。

技术领域

本发明涉及计算机领域，更具体地说，涉及用于异构数据的处理单元。

背景技术

高性能计算和超级计算已经成为许多重要发现(例如发现希格斯玻色子(CERN)和人类基因组测序(人类基因组计划))的坚实后盾。人们相信，高性能计算(HPC)和超级计算有望对诸如医疗保健和医学、建模和仿真、安全性、金融科技、工程和制造业等领域产生深远影响。

HPC和超级计算社区正面临着必须解决的挑战，以对上述行业产生更深远的影响。一些挑战是在硬件和软件级别上处理可扩展性，表示和处理多级层次结构，实现异构数据融合并解决人类瓶颈问题，这是寻找弥补人类认知弱点的替代方法。现有技术的处理器和计算机系统的能力需要进一步发展，以处理亿亿次计算及更大的计算，并且还需要功能齐全的通用工具，这些工具也应易于使用和理解，以便研究人员和业界充分利用超级计算机的优势。

此外，已经开发了许多系统来执行计算机模型或仿真。这些系统通常仅限于少数几个应用，并且大多数情况下只能用于一个知识领域。因此，除非花费大量的精力进行培训和学习，否则某个系统的专家不会熟练使用其他系统。而且，模型和仿真模型通常在平台之间不兼容。一些公司在其产品的生态系统中提供了一定程度的兼容性，但用户通常需要了解每种产品并了解其各自的方法、技术和建模范例，这是一个重要的缺点。

某些仿真软件或解决方案提供软件开发工具包(SDK)或对脚本语言的访问。这些脚本语言通常是文本语言，类似于编程语言，例如C++^TM、C#^TM、Java^TM或Python^TM。对于这样的软件语言，用户将很快遇到所谓的“编码障碍”，这会极大地限制可以使用该软件的用户类型。为了使软件更易于访问，这些软件的供应商有时会将代码、功能和脚本隐藏在块中，这些块在2D可视界面中以符号形式显示。通过添加多个块并将它们互连，将创建一个框图，该框图表示以2D呈现的仿真模型。运行仿真之后，输出可以2D图形的方式显示，以帮助分析。在这样的系统中，物理模型的表示和与物理模型的相关数据之间存在鸿沟。例如，尽管人们可以访问并绘制作用在汽车车轮上的力，但是没有任何汽车3D模型可以使其车轮转动。在汽车工业中，可以互连并仿真不同的零件，但是在设计汽车时将放弃这些仿真。这种仿真旨在研究有关产品的抽象信息，并且主要依赖于微分方程。由于用户需要物理和数学方面的高级知识，因此此类编程系统只能由经过培训的人员(例如工程师或研究人员)使用。

现在，现代科学和公司项目是多学科的、具有协作性、全球性、高度复杂性。有许多大型的多学科项目计划将大量公司和公共实体重组在一起(虚拟生理人类项目、人脑项目、BRAIN计划)。在此类项目中，只有一小部分参与者具有创建模型和仿真的技能。大多数参与者都是其所在的高度专业领域的专家，他们很难与其他领域的专家交流他们的知识或将他们的知识整合到一个巨大的凝聚力模型中。

因此，需要一种改进的处理单元架构来改善编程方法。

发明内容

根据第一个广泛的方面，提供了一种处理单元设备，包括：至少一个控制单元，其用于控制所述处理单元设备的操作；以及变换逻辑单元，其包括至少一个与所述至少一个控制单元要执行的变换相关联的变换块，所述变换包括要应用于包含在输出域中的输出位置的效果，所述至少一个变换块中的每一个包括效果块和外场块，所述效果块包括至少一个第一存储单元，用于在其上存储与所述效果有关的信息，而所述外场块包括至少一个第二存储单元，用于在其上存储与所述输出位置有关的信息。