本课题围绕鲲鹏 CPU 平台，基于KUPL加速库为kokkos编程模型新增鲲鹏后端，以直接调用KUPL API的路径对接KUPL运行时，覆盖内存管理，算子并行，任务调度等模块对接等工作。

1) 算子内并行语义对接。针对CPU平台使用最广泛的多线程并行语义paralle_for实现与KUPL实现对接，覆盖包括多种规约操作，算子内任务切分等模式的对接，实现算子内并行统一使用KUPL线程模块，实现统一的调度与执行，避免多编程模型共存时的处理核资源抢占问题。

2) 任务调度并行语义对接。Kokkos提供了task调度语义，对比与传统的OpenMP，KUPL同样拥有task调度语义，且同时提供包括静态图在内的图定义方式，本研究内容是通过kupl的task相关API实现与kokkos对应API对接，以此复用kupl在任务调度方面的能力，同时可以定制化开发kupl的后端调度策略，进一步提高kokkos在鲲鹏平台的性能表现。

3) 内存管理模块对接。KUPL针对鲲鹏平台提供了高性能内存申请接口，特别的针对鲲鹏专业版，提供了大容量内存，以及高带宽内存两种内存截止的内存申请接口，kokkos编程框架同样拥有内存管理能力，本研究模块目的对接KUPL的相关内存管理接口，扩展kokkos在鲲鹏平台的适配能力，提高适用面。

4) 系统优化与集成验证。对包括内存管理，任务调度等关键特性进行统一的集成，并使用典型的kokkos应用进行验证，如LAMMPS应用，为典型的分子动力学模拟软件，其有kokkos算子实现后端，本研究内容目标通过kokkos与KUPL对接，间接使LAMMPS使能KUPL运行时后端，提高整体执行性能。

本需求的关键技术围绕kokkos对外提供的并行语义展开，从架构上插拔kupl后端同时，尽可能的使能kupl在线程并行，任务调度，内存管理上的能力。

可插拔的KUPL后端框架设计，首先第一个关键技术需要设计一套符合kokkos多后端架构的框架设计，实现KUPL能够作为平等的与OpenMP，cuda等其他后端插拔到kokkos的实现中，不破坏原有架构，且对未来的其他版本演进适配兼容性。

算子并行对接，kokkos自带多种算子内并行方案，除了标准的规约与for循环拆分逻辑外，也提供了许多特殊的分块逻辑，本关键技术需要适配kokkos的各类算子并行模块，使用kupl统一的线程后端执行。

任务调度模块使能技术，需要使能kupl的动，静态图的关键能力与kokkos对接，实现kokkos task相关语义在鲲鹏平台的执行，考虑到鲲鹏平台同构等特殊性，需要配套的进行kupl调度策略的相关修改，提供对应的调度策略与适配层实现

内存管理模块对接，kokkos中的多级内存进行识别并与kupl中的不同内存介质进行匹配，同时kupl也提供包括异步搬运等差异化的内存管理接口，可以实现包括异步内存换入换出等操作，本关键技术是使能kupl相关能力，实现对kokkos中内存管理功能的平台适配。

BoostCore 组件映射。

本课题涉及的关键技术与鲲鹏 BoostCore 组件映射如下。

本需求涉及的软件包括 kokkos，kupl，以及用以进行功能验证的lammps应用，通过kupl原生对接kokkos，发挥存量kokkos应用直接使能kupl运行时性能优势，扩展kupl生态。

1、预期成果：完成基于KUPL后端的kokkos编程框架在鲲鹏平台的适配与优化，实现kokkos编程框架对接KUPL运行时系统，对使用kokkos编写程序直接使能kupl多线程管理特性，实现相关用户无感使能kupl，提升应用性能。

2、关键指标：

1）基础目标：完成kokkos编程模型新增kupl后端，使用kupl API原生对接kokkos各功能模块，对接后功能用例测试通过，lammps kokkos分支编译运行功能正确。

2）挑战目标：针对kokkos的使用场景呢，对kupl进行调度策略或其他模块的增量开发，提升鲲鹏平台上对应程序的性能，挑战lammps性能对比原有实现性能提升10%。