近日，2021级硕士生胡澳（导师廖小飞教授）的论文“PhGraph: A High-Performance ReRAM-based Accelerator for Hypergraph Applications”被 IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems (TCAD) 期刊录用。

超图作为图结构的高维扩展，能够更加灵活的对复杂应用场景中的多边关系进行抽象和建模。近年来，面向超图计算的软件系统及加速器架构都得到了广泛研究。但是，由于超图复杂的结构，现有软硬件方案的性能都受限于片外内存的访问。因此，论文提出了一套基于忆阻器（Resistive Random Access Memory, ReRAM）的存算一体（Processing in Memory, PIM）架构的超图计算加速器PhGraph，通过将超图计算过程抽象为矩阵向量乘（Matrix-Vector Multiplication, MVM）操作，并根据超图本身具有的重叠特征将计算任务划分为稀疏和稠密负载，映射到合适的处理单元，从而实现高性能的超图计算。在硬件层面，PhGraph集成了模拟PIM（Analog PIM, APIM）和数字PIM（Digital PIM, DPIM）处理单元，前者以矩阵块为粒度完成计算，适配稠密负载的处理，后者以超图中的二部边为粒度完成计算，适配稀疏负载的处理；针对APIM部分，PhGraph引入了可转置crossbar的设计，从而避免超图计算过程中对矩阵的频繁转置操作导致的性能和器件磨损开销。在软件层面，PhGraph提出了一套重叠性感知的超图划分机制，有效地实现了稀疏和稠密计算的分离；为了保证负载均衡，PhGraph还设计了分块的调度方法，以提高硬件利用率和执行效率。实验结果表明，PhGraph具有较好的性能，相比于目前最好的基于CPU、FPGA和ASIC的超图计算解决方案，PhGraph分别能够实现高达4309.81倍、547.13倍和166.76倍的性能提升。

IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems (TCAD) 属于中国计算机学会CCF A类期刊，是计算机体系结构领域最权威的国际学术期刊之一，每年刊出12期，主要关注包括模拟信号、数字信号和混合信号等在内的集成电路和计算机辅助设计领域最新的研究进展和技术。

（通讯员：胡澳）