تقنية GPU مفتوحة المصدر لأجهزة الكمبيوتر العملاقة: يتصفح الباحثون المزايا والعيوب

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

الصفحة الرئيسية > صحافة > تقنية GPU مفتوحة المصدر لأجهزة الكمبيوتر العملاقة: يتصفح الباحثون المزايا والعيوب

فلاديمير ستيجيلوف، أستاذ جامعة HSE CREDIT فلاديمير ستيجيلوف

المستخلص:
قارن باحثون من مختبر HSE الدولي للنمذجة الذرية والتحليل متعدد المقاييس ، JIHT RAS و MIPT أداء برامج النمذجة الجزيئية الشائعة على مسرعات GPU التي تنتجها AMD و Nvidia. في ورقة بحثية نشرتها المجلة الدولية لتطبيقات الحوسبة عالية الأداء ، نقل العلماء LAMMPS إلى تقنية GPU الجديدة مفتوحة المصدر ، AMD HIP ، لأول مرة.

تقنية GPU مفتوحة المصدر لأجهزة الكمبيوتر العملاقة: يتنقل الباحثون بين المزايا والعيوب

موسكو ، روسيا | نُشر في 30 أبريل 2021

قام العلماء بتحليل شامل لأداء ثلاثة برامج للنمذجة الجزيئية - LAMMPS و Gromacs و OpenMM - على مسرعات GPU Nvidia و AMD مع معلمات ذروة مماثلة. بالنسبة للاختبارات ، استخدموا نموذج ApoA1 (Apolipoprotein A1) - وهو بروتين صميمي في بلازما الدم ، وهو البروتين الناقل الرئيسي لـ "الكوليسترول الجيد". ووجدوا أن أداء حسابات البحث يتأثر ليس فقط بمعلمات الأجهزة ، ولكن أيضًا ببيئة البرامج. اتضح أن الأداء غير الفعال لمحركات AMD في السيناريوهات المعقدة للإطلاق المتوازي لنواة الحوسبة يمكن أن يؤدي إلى تأخيرات كبيرة. لا تزال الحلول مفتوحة المصدر لها عيوبها.

في الورقة المنشورة مؤخرًا ، كان الباحثون أول من استخدم LAMMPS على تقنية GPU جديدة مفتوحة المصدر ، AMD HIP. تبدو تقنية التطوير هذه واعدة للغاية لأنها تساعد بشكل فعال في استخدام رمز واحد في كل من مسرعات Nvidia وعلى وحدات معالجة الرسومات الجديدة بواسطة AMD. تم نشر تعديل LAMMPS المطور كمصدر مفتوح ومتاح في المستودع الرسمي: يمكن للمستخدمين من جميع أنحاء العالم استخدامه لتسريع حساباتهم.

لقد قمنا بتحليل ومقارنة الأنظمة الفرعية لذاكرة تسريع وحدة معالجة الرسومات (GPU) لبنيات Nvidia Volta و AMD Vega20. لقد وجدت اختلافًا في منطق الإطلاق المتوازي لنواة GPU وأظهرت ذلك من خلال تصور ملفات تعريف البرنامج. قال Vsevolod Nikolskiy ، طالب الدكتوراه بجامعة HSE و أحد مؤلفي الورقة.

يجادل مؤلفو الورقة بأن المشاركة في السباق التكنولوجي لعمالقة الإلكترونيات الدقيقة المعاصرة توضح اتجاهًا واضحًا نحو تنوع أكبر في تقنيات تسريع وحدة معالجة الرسومات.

من ناحية أخرى ، تعد هذه الحقيقة إيجابية للمستخدمين النهائيين ، لأنها تحفز المنافسة وتزيد من الفعالية وتقلل تكلفة أجهزة الكمبيوتر العملاقة. من ناحية أخرى ، سيكون تطوير برامج فعالة أكثر صعوبة بسبب الحاجة إلى النظر في توافر عدة أنواع مختلفة من معماريات GPU وتقنيات البرمجة ، كما علق فلاديمير ستيجيلوف ، أستاذ جامعة HSE. غالبًا ما يكون دعم إمكانية نقل البرنامج للمعالجات العادية على بنى مختلفة (x86 ، Arm ، POWER) أمرًا معقدًا. تعد إمكانية نقل البرامج بين منصات GPU المختلفة مسألة أكثر تعقيدًا. يزيل نموذج المصدر المفتوح العديد من الحواجز ويساعد مطوري برامج الكمبيوتر العملاق الكبيرة والمعقدة.

في عام 2020 ، شهد سوق مسرعات الرسوم عجزًا متزايدًا. المجالات الشائعة لاستخدامها معروفة جيدًا: تعدين العملات المشفرة ومهام التعلم الآلي. وفي الوقت نفسه ، يتطلب البحث العلمي أيضًا مسرعات GPU للنمذجة الرياضية للمواد الجديدة والجزيئات البيولوجية.

إن إنشاء أجهزة كمبيوتر عملاقة قوية وتطوير برامج سريعة وفعالة هو الطريقة التي يتم بها إعداد الأدوات لحل أكثر التحديات العالمية تعقيدًا ، مثل جائحة COVID-19. قال نيكولاي كوندراتيوك ، الباحث في جامعة HSE وأحد مؤلفي الورقة البحثية ، إن أدوات الحساب الخاصة بالنمذجة الجزيئية تُستخدم على مستوى العالم اليوم للبحث عن طرق لمكافحة الفيروس.

تم تطوير أهم برامج النمذجة الرياضية من قبل فرق دولية وعلماء من عشرات المؤسسات. يتم التطوير ضمن نموذج مفتوح المصدر وتحت تراخيص مجانية. أدت المنافسة بين اثنين من عمالقة الإلكترونيات الدقيقة المعاصرين ، Nvidia و AMD ، إلى ظهور بنية تحتية جديدة مفتوحة المصدر لبرمجة مسرعات GPU ، AMD ROCm. تمنح الشخصية مفتوحة المصدر لهذه المنصة الأمل في إمكانية نقل الرموز المطورة باستخدامها إلى أقصى حد ، إلى أجهزة الكمبيوتر العملاقة من أنواع مختلفة. تختلف إستراتيجية AMD هذه عن نهج Nvidia ، حيث تعد تقنية CUDA الخاصة بها معيارًا مغلقًا.

لم يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لرؤية استجابة المجتمع الأكاديمي. شارفت مشاريع أكبر الحواسيب العملاقة الجديدة القائمة على مسرعات AMD GPU على الانتهاء. يتم بناء Lumi في فنلندا بسرعة أداء 0.5 exaFLOPS (وهو مشابه لأداء 1,500,000 جهاز كمبيوتر محمول!). هذا العام ، من المتوقع وجود كمبيوتر عملاق أكثر قوة ، Frontier ، في الولايات المتحدة (1.5 exaFLOPS) ، وفي عام 2023 - من المتوقع أن يكون El Capitan (2 exaFLOPS) أكثر قوة.

####

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
ليودميلا ميزينتسيفا
+7 926

تضمين التغريدة

حقوق النشر © HSE University

إذا كان لديك تعليق ، من فضلك اتصل بنا لنا.

جهات إصدار النشرات الإخبارية ، وليس 7th Wave، Inc. أو Nanotechnology Now ، هي المسؤولة وحدها عن دقة المحتوى.

المرجعية: