Automatisierte MPI-Codegenerierung für skalierbare Finite-Differenzen-Löser

Core Concepts

Dieser Artikel stellt automatisierte Techniken zur Codegenerierung für verteilten Speicherparallelismus (DMP) vor, um explizite Finite-Differenzen-Stencils in großem Maßstab zu lösen, eine grundlegende Herausforderung in zahlreichen wissenschaftlichen Anwendungen.

Abstract

Dieser Artikel präsentiert einen neuartigen End-to-End-Softwarestack, der die MPI-Codegenerierung aus einer hochabstrakten symbolischen Spezifikation innerhalb des Devito-Compilers automatisiert und abstrahiert.
Die Schlüsselbeiträge umfassen:

Nahtlose Integration von DMP über MPI, gekoppelt mit OpenMP-Shared-Memory-Parallelismus und SIMD-Vektorisierung, Cache-Blocking-Optimierungen, flop-reduzierende arithmetische Optimierungen und verschiedene andere Leistungsoptimierungen.
Unterstützung für mehrere DMP-Berechnungs- und Kommunikationsmuster, um die Leistung für Kernel mit unterschiedlichen Berechnungs- und Kommunikationsanforderungen zu verbessern.
Unterstützung für Operationen über Stencils hinaus, wie lokale/sparse-Operationen, die auf eine einzelne Domäne beschränkt sind.
Umfassende Leistungsbewertung von vier konventionellen Wellenausbreitungsstencil-Kerneln mit unterschiedlichen Speicher- und Berechnungscharakteristiken auf dem Archer2-Supercomputer, skalierend bis zu 16.384 CPU-Kernen.

Stats

Die Lösung skaliert auf dem Archer2-Supercomputer mit bis zu 16.384 CPU-Kernen.

Quotes

"Dieser Artikel stellt automatisierte Techniken zur Codegenerierung für verteilten Speicherparallelismus (DMP) vor, um explizite Finite-Differenzen-Stencils in großem Maßstab zu lösen, eine grundlegende Herausforderung in zahlreichen wissenschaftlichen Anwendungen."
"Devito kann HPC-Code für verschiedene Architekturen generieren, dank seines abstrahierten Compilers, was eine beschleunigte Entwicklung ermöglicht."

Key Insights Distilled From

Automated MPI code generation for scalable finite-difference solvers

by George Bisba... at arxiv.org 03-28-2024

https://arxiv.org/pdf/2312.13094.pdf

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