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華中科技大學(xué)在至強(qiáng)融核上實(shí)現(xiàn)6萬倍加速比

江南 發(fā)表于:13年05月09日 14:13 [來稿] DOIT.com.cn

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[導(dǎo)讀]6萬加速比的結(jié)果有300多倍來自并行化、向量化、訪存等優(yōu)化,200多倍來自算法的優(yōu)化,充分展示了年輕大學(xué)生的創(chuàng)新能力和對應(yīng)用的深度了解。

日前,在2013亞洲大學(xué)生超級計(jì)算機(jī)競賽(ASC13)總決賽上,華中科技大學(xué)在基于英特爾集成眾核(MIC)架構(gòu)的英特爾至強(qiáng)融核協(xié)處理器上,成功對計(jì)算金融BSDE應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化,該應(yīng)用優(yōu)化后,與優(yōu)化前的CPU串行程序狀態(tài)相比,性能實(shí)現(xiàn)了6萬倍的提升,震驚海內(nèi)外超算界,當(dāng)之無愧獲得“MIC應(yīng)用優(yōu)化獎(jiǎng)”。據(jù)悉,6萬加速比的結(jié)果有300多倍來自并行化、向量化、訪存等優(yōu)化,200多倍來自算法的優(yōu)化,充分展示了年輕大學(xué)生的創(chuàng)新能力和對應(yīng)用的深度了解。

華中科技大學(xué)獲ASC13大賽MIC應(yīng)用優(yōu)化獎(jiǎng)

ASC全稱Asia Student Supercomputer challenge,是與美國SC、德國ISC大學(xué)生超算大賽并駕齊驅(qū)的全球三大超算賽事之一,該賽事是亞洲第一個(gè)國際性超算賽事,由中國倡議成立,日本、俄羅斯、韓國、新加坡、沙特阿拉伯等國家及地區(qū)的專家和機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)起和組織,并由浪潮集團(tuán)主辦。大賽旨在推動(dòng)亞洲國家及地區(qū)間超算青年人才交流和培養(yǎng),提升超算應(yīng)用水平和研發(fā)能力,發(fā)揮超算的科技驅(qū)動(dòng)力,促進(jìn)亞洲科技與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

據(jù)了解,華中科技大學(xué)是第一次參加同類國際比賽,與華中科技大學(xué)同場競技的高校參賽隊(duì)都堪稱翹楚,他們從43所亞洲各地區(qū)高校中被選拔出來,包括:臺灣清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中山大學(xué)、華中科技大學(xué)、韓國蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)、香港中文大學(xué)、圣彼得堡大學(xué)、沙特阿卜杜勒阿齊茲國王大學(xué)。其中,曾摘得德國ISC12桂冠的清華大學(xué)、連續(xù)兩屆榮獲美國SC大賽冠軍的臺灣清華大學(xué)、一度蟬聯(lián)ISC12、SC12最高計(jì)算性能獎(jiǎng)的國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)、還有主場作戰(zhàn)的上海交通大學(xué)等是賽前討論的熱門話題。

根據(jù)大賽組委會(huì)公布的規(guī)則來看,參賽隊(duì)需要在3000瓦功耗限制下自行設(shè)計(jì)搭建超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng),并進(jìn)行HPL、GROMACS、OPENCFD、WRF、BSDE等5項(xiàng)優(yōu)化測試,大賽對各參賽隊(duì)的超算理論基礎(chǔ)和實(shí)踐操作技能提出非常高的要求,尤其是BSDE應(yīng)用,其要求為基于單至強(qiáng)融核協(xié)處理器超算平臺的應(yīng)用并行化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及性能優(yōu)化。

華中科技大學(xué)最終實(shí)現(xiàn)的至強(qiáng)融核協(xié)處理器應(yīng)用加速體現(xiàn)了他們對于眾核并行的深度理解:在小規(guī)模算例上,華中科技大學(xué)采用在CPU上啟動(dòng)任務(wù),將全部計(jì)算過程以offload模式交由英特爾至強(qiáng)融核協(xié)處理器完成的方案,對于大的算例則采用CPU與至強(qiáng)融核協(xié)處理器協(xié)同計(jì)算,通過offload signal/wait方式將一部分計(jì)算任務(wù)交由至強(qiáng)融核協(xié)處理器異步完成。對于不同方案之間的臨界點(diǎn),則根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果用MATLAB進(jìn)行曲線擬合分析得到。在以上方案的基礎(chǔ)上,華中科技大學(xué)還采用優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問方式、算法模型優(yōu)化等方法加快應(yīng)用運(yùn)行。此外,他們還將應(yīng)用熱點(diǎn)中的多次計(jì)算任務(wù)合并成一次計(jì)算任務(wù),并提到循環(huán)外,避免重復(fù)計(jì)算,使用訪存的時(shí)間代替計(jì)算任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間,大大提高了并行應(yīng)用性能。

談到準(zhǔn)備工作,華中科技大學(xué)的參賽隊(duì)員說:“賽前深入研讀了浪潮-英特爾中國并行計(jì)算聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的《MIC高性能計(jì)算編程指南》,我們對英特爾集成眾核(MIC)架構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)化方法有了比較全面的認(rèn)識,這對我們?nèi)賻椭艽蟆?rdquo;

ASC13大賽評審委員會(huì)專家對此點(diǎn)評道:“華中科大取得的成績表明他們對英特爾集成眾核(MIC)技術(shù)理解很透徹,充分掌握了相關(guān)并行編程模式和算法優(yōu)化技巧;谟⑻貭柤杀姾耍∕IC)架構(gòu)的加速技術(shù)具備高并行化和易上手的特點(diǎn),已成為當(dāng)今領(lǐng)先的潮流技術(shù)。我們希望通過比賽實(shí)際動(dòng)手讓青年大學(xué)生了解掌握最新的超算技術(shù),激發(fā)他們的創(chuàng)新能力。”據(jù)悉,除華中科技大學(xué)外,清華大學(xué)、中山大學(xué)也通過充分利用英特爾集成眾核(MIC)架構(gòu)的高并發(fā)和優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問、算法模型等方法獲得了上萬倍的性能提升,而其他參賽隊(duì)也獲得了上百倍的性能提升。

[責(zé)任編輯:許振新]
江南
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