Open source GPU-teknologi til supercomputere: Forskere navigerer fordele og ulemper

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Home > Presse > Open source GPU-teknologi til supercomputere: Forskere navigerer fordele og ulemper

Vladimir Stegailov, HSE Universitetsprofessor KREDIT Vladimir Stegailov

Abstract:
Forskere fra HSE International Laboratory for Supercomputer Atomistic Modeling and Multi-scale Analysis, JIHT RAS og MIPT har sammenlignet ydelsen af populære molekylære modelleringsprogrammer på GPU-acceleratorer produceret af AMD og Nvidia. I et papir udgivet af International Journal of High Performance Computing Applications, porterede de lærde LAMMPS om den nye open source GPU-teknologi, AMD HIP, for første gang.

Open source GPU-teknologi til supercomputere: Forskere navigerer fordele og ulemper

Moskva, Rusland | Udgivet den 30. april 2021

Forskerne analyserede grundigt ydeevnen af tre molekylære modelleringsprogrammer - LAMMPS, Gromacs og OpenMM - på GPU-acceleratorerne Nvidia og AMD med sammenlignelige peak-parametre. Til testene brugte de modellen for ApoA1 (Apolipoprotein A1) - apolipoprotein i blodplasma, det vigtigste bærerprotein for 'godt kolesterol'. De fandt ud af, at udførelsen af forskningsberegninger ikke kun påvirkes af hardwareparametre, men også af softwaremiljøet. Det viste sig, at ineffektiv ydeevne af AMD-drivere i komplicerede scenarier med parallel lancering af computerkerner kan føre til betydelige forsinkelser. Open source-løsninger har stadig deres ulemper.

I det nyligt offentliggjorte papir var forskerne de første til at portere LAMMPS på en ny open source GPU-teknologi, AMD HIP. Denne udviklingsteknologi ser meget lovende ud, da den hjælper effektivt med at bruge én kode både på Nvidia-acceleratorer og på nye GPU'er fra AMD. Den udviklede LAMMPS-modifikation er blevet offentliggjort som en open source og er tilgængelig i det officielle lager: brugere fra hele verden kan bruge den til at fremskynde deres beregninger.

'Vi har grundigt analyseret og sammenlignet GPU-acceleratorhukommelsesundersystemerne i Nvidia Volta- og AMD Vega20-arkitekturerne. Jeg fandt en forskel i logikken ved parallel lancering af GPU-kerner og demonstrerede det ved at visualisere programprofilerne. Både hukommelsesbåndbredden og latenserne for forskellige niveauer af GPU-hukommelseshierarki såvel som den effektive parallelle eksekvering af GPU-kerner — alle disse aspekter har en stor indflydelse på den reelle ydeevne af GPU-programmer,' sagde Vsevolod Nikolskiy, HSE University ph.d. en af avisens forfattere.

Avisens forfattere hævder, at deltagelse i de moderne mikroelektronikgiganters teknologiske kapløb viser en åbenlys tendens i retning af et større udvalg af GPU-accelerationsteknologier.

'På den ene side er dette faktum positivt for slutbrugerne, da det stimulerer konkurrencen, øget effektivitet og de faldende omkostninger ved supercomputere. På den anden side vil det være endnu sværere at udvikle effektive programmer på grund af behovet for at overveje tilgængeligheden af flere forskellige typer GPU-arkitekturer og programmeringsteknologier,' kommenterede Vladimir Stegailov, HSE University professor. 'Selv understøttelse af programportabilitet for almindelige processorer på forskellige arkitekturer (x86, Arm, POWER) er ofte kompliceret. Overførsel af programmer mellem forskellige GPU-platforme er et meget mere kompliceret problem. Open source-paradigmet fjerner mange barrierer og hjælper udviklerne af stor og kompliceret supercomputersoftware.'

I 2020 oplevede markedet for grafiske acceleratorer et voksende underskud. De populære områder af deres brug er velkendte: cryptocurrency mining og maskinlæringsopgaver. I mellemtiden kræver videnskabelig forskning også GPU-acceleratorer til matematisk modellering af nye materialer og biologiske molekyler.

'At skabe kraftfulde supercomputere og udvikle hurtige og effektive programmer er, hvordan værktøjer forberedes til at løse de mest komplekse globale udfordringer, såsom COVID-19-pandemien. Beregningsværktøjer til molekylær modellering bruges globalt i dag til at søge efter måder at bekæmpe virussen på, siger Nikolay Kondratyuk, forsker ved HSE University og en af avisens forfattere.

De vigtigste programmer til matematisk modellering er udviklet af internationale teams og forskere fra snesevis af institutioner. Udviklingen udføres inden for open source-paradigmet og under frie licenser. Konkurrencen mellem to nutidige mikroelektronikgiganter, Nvidia og AMD, har ført til fremkomsten af en ny open source-infrastruktur for GPU-acceleratorers programmering, AMD ROCm. Open source-karakteren af denne platform giver håb om maksimal portabilitet af koder udviklet med dens brug, til supercomputere af forskellige typer. En sådan AMD-strategi er forskellig fra Nvidias tilgang, hvis CUDA-teknologi er en lukket standard.

Det tog ikke lang tid at se responsen fra det akademiske miljø. Projekter af de største nye supercomputere baseret på AMD GPU-acceleratorer er tæt på at blive afsluttet. Lumi i Finland med 0.5 exaFLOPS ydeevne (som svarer til ydeevnen på 1,500,000 bærbare computere!) er hurtigt ved at blive bygget. I år forventes en kraftigere supercomputer, Frontier, i USA (1.5 exaFLOPS), og i 2023 – en endnu kraftigere El Capitan (2 exaFLOPS).

####

For mere information, klik link.

Kontaktpersoner:
Liudmila Mezentseva
7-926-313-2406

@HSE_eng

Hvis du har en kommentar, tak Kontakt os.

Udstedere af nyhedsudgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlige for indholdets nøjagtighed.

Bogmærke: