近日，计算机体系结构领域顶级会议 HPCA 2025 公布了中稿论文。蚂蚁技术研究院计算系统实验室最新研究成果WarpDrive被收录。
International Symposium on High-Performance Computer Architecture（HPCA）由IEEE举办，涵盖处理器架构、并行计算、存储系统等领域，被业内视为计算机体系结构研究的风向标之一。
蚂蚁技术研究院计算系统实验室
此次为收录的论文为
《WarpDrive: GPU-Based Fully Homomorphic Encryption Acceleration Leveraging Tensor and CUDA Cores》
WarpDrive
WarpDrive是一个基于GPU的FHE加速解决方案。论文首先提出了一种高效利用Tensor Core的NTT实现方法，通过深度计算分解和细粒度的warp（线程束）级内存访问设计，不仅减少了NTT操作中所需的指令数量，同时大幅降低了NTT操作中的流水线阻塞(pipeline stall)。相比此前这一领域的SOTA工作，TensorFHE，WarpDrive获得了最高13.3倍的NTT吞吐量提升。
在此基础上，WarpDrive提出了一种NTT实现框架，融合了基于CUDA Core和Tensor Core的解决方案。论文在该框架内提出两种基于CUDA Core的NTT内核以及两种融合内核，首次实现在NTT操作中并行使用这两种计算单元，进一步提升了NTT操作性能。
此外，论文提出了并行性增强的内核设计(PE Kernel)，充分发掘单密文内的并行性，允许在GPU内核中充分展开多个RNS多项式。论文以CKKS算法为例，在NVIDIA A100 GPU上进行了实现和评估。实验显示，PE Kernel可以使计算利用率提升1.13到1.87倍，使访存利用率提升1.20到2.12倍。综合NTT层和多项式操作层的优化，与TensorFHE相比，WarpDrive的同态操作和同态应用负载性能最多提升3.5倍和2.8倍。
HPCA2025将于2025年美西时间3月1日至3月5日在美国拉斯维加斯举办。届时，蚂蚁技术研究院计算系统实验室同学会到现场做分享。
