[发明专利]基于GPU的稀疏矩阵数据存储方法

摘要

本发明公开了一种基于GPU的稀疏矩阵数据存储方法，该方法包括：1)对行长度数组length[]按照升序排序；2)按每行非零元素的个数将数组length[]分为[0，8)，[8，16)，[16，32)，[32，+∞)四段，每段分别合并32、16、8、4行；3)对各数据段中的行进行补零操作，对各数据段进行补行操作，所补行的元素全为零；4)产生SC-CSR格式的三个一维数组cval[]、ccol_ind[]、crow_ptr[]，本发明的方法中，分段处理降低了每行的行长度变化幅度，从而减少了线程束、线程块间的负载不平衡，相邻行交错合并避免了行非零元素少于32时的线程束计算资源浪费，提高了CUDA显存联合访问的效率，并减少了计算内核并行归约的步骤，从而显著提高了稀疏矩阵向量乘的计算性能。

主权项

一种基于GPU的稀疏矩阵数据存储方法，包括以下步骤：CPU读取矩阵文件，并将其转化为稀疏行压缩格式；计算所述稀疏行压缩格式中每行非零元素的个数，并将其存储于数组length[]中；对所述数组length[]按照升序排序；根据所述数组length[]中每行非零元素的个数将所述数组length[]分为[0，8)，[8，16)，[16，32)，[32，+∞)四段；设置计数器i＝0，并初始化数组c[4]＝{32，16，8，4}；判断第i段包含的行数除以c[i]是否大于GPU满负荷运行的阈值；若第i段包含的行数除以c[i]大于GPU满负荷运行的阈值，则将第i段作为一个数据段；对所述数据段中每c[i]行执行补零操作，使其每行的长度与c[i]行中非零元素最多的一行的长度相同；判断所述数据段中行的总数目是否是c[i]的最小整数倍；若所述数据段中行的总数目是c[i]的最小整数倍，则按照从上到下、从左到右的顺序将每c[i]行中的元素合并成一行，并将其存储于数组cval[]中；创建数组ccol_ind[]和crow_ptr[]，所述数组cval[]中非零元素在所述数组ccol_ind[]中的值为其在所述稀疏行压缩格式中的列坐标，所述数组cval[]中零元素在所述数组ccol_ind[]中的值为‑1，所述数组crow_ptr[]中的值为所述数组cval[]中行的首个元素在所述数组cval[]中的指针；设置计数器i＝i+1；判断i是否等于4；若i等于4，则CPU保存数组cval[]、ccol_ind[]和crow_ptr[]。