SHF: Small: Bench-testing Environment for Automated Software Tuning (BEAST)

SHF:小型:自动软件调优的基准测试环境 (BEAST)

基本信息

  • 批准号:
    1320603
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-08-01 至 2016-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In the world of high-performance scientific computing, the rapid emergence of hybrid processors that make heavy use of accelerator technologies, such as Graphics Processing Units (GPUs) or the Intel Xeon Phi (a.k.a., Many Integrated Cores, MIC), raises critical new challenges for computational scientists. Their research applications typically depend on computational kernels (i.e., software implementations of one or more of the basic patterns of scientific computing) that are optimized for speed. Such programs spend most of their computing time executing one or more of these kernels, and long experience has taught developers that tuning their kernels for the architecture of a given processor is absolutely essential to achieving excellent performance at the level of the individual computing node. Since scientists want to run these applications on supercomputers with thousands of such nodes, high performance at the node level is essential to high productivity for the application at large. Unfortunately, for the vast majority of computational kernels, the three classic approaches to performance tuning?compiler-driven code transformations, low-level manual programming, or empirical autotuning?have always been very difficult, often producing mixed results; and the emerging era of hybrid processors makes all three techniques less effective still. The Bench-testing Environment for Automated Software Tuning (BEAST) makes a substantial contribution to solving this important problem. BEAST creates a framework for exploring and optimizing the performance of computational kernels on hybrid processors that 1) applies to a diverse range of computational kernels, 2) (semi)automatically generates better performing implementations on various hybrid processor architectures, and 3) increases developer insight into why given kernel/processor combinations have the performance profiles they do. To achieve this three-fold goal, it applies the model used for traditional application benchmarking in a completely novel way: it combines an abstract kernel specification and corresponding verification test, similar to standard benchmarking, with an automated testing engine and data analysis and machine learning tools, called the BEAST workbench. Using a new method for specifying language-neutral code stencils and a prototype BEAST workbench, the project explores alternative tuning methods and strategies for a diverse range of computational kernels. Experiments carried out under this project are expected to show that the BEAST framework can dramatically improve the performance of many computational kernels that are of fundamental importance to scientific computing. As this software and the techniques for using it are made widely available to the science and engineering community, they will help to ensure the timely delivery of performance- optimized kernels for many domains and many types of hybrid processors, making the impact of the BEAST bench-tuning software infrastructure very broad indeed. Scientists and engineers, across a vast array of intellectually, economically and socially important domains, will be able to rapidly tune the underlying kernels in their applications to the characteristics of the latest platform, and thereby quickly gain the productivity benefits of each successive generation of accelerator technology.
在高性能科学计算领域,大量使用加速器技术的混合处理器的迅速出现,如图形处理单元(GPU)或Intel Xeon Phi(也称为许多集成核心,MIC),给计算科学家提出了关键的新挑战。它们的研究应用通常依赖于针对速度进行优化的计算内核(即,科学计算的一个或多个基本模式的软件实现)。这类程序将大部分计算时间花在执行这些内核中的一个或多个上,并且长期的经验告诉开发人员,针对给定处理器的体系结构调整他们的内核对于在单个计算节点级别获得出色的性能是绝对必要的。由于科学家希望在拥有数千个这样的节点的超级计算机上运行这些应用程序,因此节点级的高性能对于整个应用程序的高生产率至关重要。不幸的是,对于绝大多数计算内核来说,三种经典的性能调优方法--编译器驱动的代码转换、低级手动编程或经验自动调优--总是非常困难,往往会产生喜忧参半的结果;而混合处理器时代的出现使这三种技术的效率变得更低。自动化软件调优平台测试环境(BEAST)为解决这一重要问题做出了重大贡献。Beast创建了一个框架,用于探索和优化混合处理器上的计算内核的性能,该框架1)适用于各种计算内核,2)(SEMI)自动在各种混合处理器体系结构上生成性能更好的实现,3)增加开发人员对为什么给定的内核/处理器组合具有它们所具有的性能配置文件的洞察力。为了实现这三个目标,它以一种全新的方式应用了用于传统应用程序基准测试的模型:它将抽象的内核规范和相应的验证测试(类似于标准基准测试)与自动测试引擎以及数据分析和机器学习工具(称为Beast工作台)结合在一起。使用一种用于指定语言中立代码模板的新方法和一个原型Beast工作台,该项目探索了适用于各种计算内核的替代调优方法和策略。在该项目下进行的实验有望表明,Beast框架可以极大地提高许多对科学计算至关重要的计算内核的性能。随着该软件和使用该软件的技术广泛提供给科学和工程界,它们将有助于确保为许多领域和许多类型的混合处理器及时交付性能优化的内核,从而使Beast基准式调整软件基础设施的影响确实非常广泛。在众多智力、经济和社会重要领域的科学家和工程师将能够快速调整其应用程序中的底层内核,以适应最新平台的特点,从而快速获得每一代加速器技术的生产力优势。

项目成果

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    Continuing Grant

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    MR/Z503757/1
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    2024
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    $ 50万
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    2024
  • 资助金额:
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    2312089
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    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
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    2024
  • 资助金额:
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
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