CSR: Small: A Fine-Grained Hierarchical Memory Management System for Applications with Dynamic Memory Demand on GPUs
CSR: Small: A Fine-Grained Hierarchical Memory Management System for Applications with Dynamic Memory Demand on GPUs
批准号:
2311610
负责人:
Peng Jiang
金额:
$52.0万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
Continuing Grant
财政年份:
2023
资助国家:
美国
项目状态:
未结题
起止时间:
2023-10-01 至 2026-09-30
中文摘要
图形处理单元(GPU)由于其提供高吞吐量、高效计算的能力而已经成为现代高端计算机平台的重要组件。因此,GPU利用率对许多应用程序的性能至关重要。尽管在GPU编程方面进行了十多年的研究,但对具有动态内存需求的一类重要应用程序的支持并不好。本研究旨在简化动态内存应用程序在GPU上的编程并提高其性能。该项目的成果将为具有复杂和动态内存使用的各种应用程序释放GPU的力量,包括生物信息学,科学计算和机器学习。此外,该项目还将为高性能计算课程的开发做出贡献,并为该机构中代表性不足的学生提供研究机会。在GPU上支持动态内存应用程序主要面临三个挑战。首先,这些应用程序中的动态数据大小需要在多个存储器级别上存储数据。跨存储器层次结构的数据同步和同步可能是复杂且耗时的。第二,动态内存消耗使得内存分配变得重要,因为在不同的内存级别上分配给每个数据对象的内存量会显著影响性能。第三,这些应用程序中的许多程序具有复杂和倾斜的存储器访问模式,这使得难以确定存储器层次结构中的最佳数据放置。本项目旨在通过在GPU上引入一个细粒度、层次化的内存管理系统来解决上述挑战。该系统提供了一种新的编程接口,用于管理GPU内存层次结构中的多维张量,这将有助于动态内存应用程序的开发。我们的系统还提供自动内存预分配和内存访问优化,从而简化了这些应用程序的性能优化。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
Graphics Processing Units (GPUs) have become an important component of modern high end computer platforms due to their ability to deliver high throughput, efficient computation. GPU utilization is therefore crucial to the performance of many applications. Despite over a decade of study in GPU programming, an important class of applications with dynamic memory demand is not well supported. This research aims to simplify the programming and improve the performance of dynamic-memory applications on GPUs. The outcome of this project will unlock the power of GPUs for a wide variety of applications with complex and dynamic memory usage, including bioinformatics, scientific computing, and machine learning. Additionally, this project will contribute to the development of high-performance computing courses and provide research opportunities to underrepresented students at the institution.There are mainly three challenges for supporting dynamic-memory applications on GPUs. First, the dynamic data sizes in these applications require data storage at multiple memory levels. Accessing and synchronizing data across the memory hierarchy can be complicated and time-consuming. Second, the dynamic memory consumption makes memory allocation nontrivial, as the amount of memory allocated to each data object at different memory levels can significantly affect performance. Third, many of these applications have complex and skewed memory access patterns, which makes it difficult to determine the optimal data placement in the memory hierarchy. This project aims to address the above challenges by introducing a fine-grained, hierarchical memory management system on GPU. The system provides a novel programming interface for managing multi-dimensional tensors in the GPU memory hierarchy, which will facilitate the development of dynamic-memory applications. Our system also provides automatic memory pre-allocation and memory access optimizations, which simplify performance optimization for these applications.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
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会议论文
CAREER: Compiler and Runtime Support for Sampled Sparse Computations on Heterogeneous Systems
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批准号:2338144
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$54.89万
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财政年份:2024
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负责人:Peng Jiang
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依托单位:
Collaborative Research: CSR: Medium: Towards A Unified Memory-centric Computing System with Cross-layer Support
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批准号:2310423
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$25.0万
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财政年份:2023
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负责人:Peng Jiang
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依托单位:
Collaborative Research: PPoSS: Planning: Towards an Integrated, Full-stack System for Memory-centric Computing
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批准号:2028825
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$6.45万
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财政年份:2021
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负责人:Peng Jiang
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依托单位:
Scalable Nanomanufacturing of Reconfigurable Photonic Crystals
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批准号:1562861
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$25.0万
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财政年份:2016
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负责人:Peng Jiang
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依托单位:
Heat-Pipe-Inspired Dynamic Windows Enabled by a Scalable Bottom-Up Technology
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批准号:1300613
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$33.0万
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财政年份:2013
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负责人:Peng Jiang
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依托单位:
I-Corps: Development of a Scalable Bottom-Up Nanofabrication Platform
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批准号:1265139
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$5.0万
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财政年份:2012
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负责人:Peng Jiang
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依托单位:
Scalable Self-Assembly of Colloidal Nanoparticles
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批准号:1000686
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$28.0万
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财政年份:2010
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负责人:Peng Jiang
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依托单位:
CAREER: Development of A Scalable Spin-Coating Technological Platform for Colloidal Self-Assembly and Templating Nanofabrication
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批准号:0744879
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$40.0万
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财政年份:2008
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负责人:Peng Jiang
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依托单位:
Shear-Aligned Assembly of Photonic Band Gap Coatings
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批准号:0651780
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$5.0万
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财政年份:2007
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负责人:Peng Jiang
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依托单位:
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昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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批准年份:2024
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负责人:
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依托单位:
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:张祥忠
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依托单位:
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
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批准号:32000033
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2020
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负责人:林平
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依托单位:
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
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批准号:31972324
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:高学文
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依托单位:
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
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批准号:81900988
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:21.0万元
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批准年份:2019
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负责人:毛梦莹
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依托单位:
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
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批准号:31870821
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项目类别:面上项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2018
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负责人:陈江宁
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依托单位:
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
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批准号:31802058
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2018
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负责人:麻慧
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依托单位:
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
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批准号:31772128
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:吴建国
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依托单位:
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
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批准号:81704176
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2017
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负责人:赵继梦
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依托单位:
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
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批准号:91640114
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2016
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负责人:何祖华
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依托单位: