面向偏微分方程求解的存内计算电路及宏单元设计

来源：计算机工程与科学杂志2025年第9期北京时间：

作者：王景可, 谢艾森, 常亮

单位：电子科技大学信息与通信工程学院，四川 成都 611731

摘要：为了应对在自然科学和工程领域中遇到的高精度偏微分方程求解的计算挑战，提出了一种基于存内计算（CIM）架构的新型偏微分方程求解系统。该求解系统基于存内计算技术，通过将计算逻辑直接嵌入存储器中，显著减少了处理器与存储器间的数据传输需求。详细分析了偏微分方程求解的计算过程，提取关键的计算流程，并转化为适合于存内计算的矩阵乘法和累加运算。通过设计针对CIM架构的并行计算方案和相应的行为级模型，进一步开发和测试了硬件实现方案。通过与传统CPU的计算结果进行对比，验证了所提设计的正确性和高效性。 实验结果显示，在处理二维泊松方程和波动方程等偏微分方程时，所提设计对于二维方程的求解精度超过98%，对于一维方程的求解精度达到99.8%，并且求解速度相比CPU的提高了76倍。

关键词：存内计算,偏微分方程,矩阵迭代算法,

基金资助：国家自然科学基金(62104025)