NAS párhuzamos benchmarkok - NAS Parallel Benchmarks

NAS párhuzamos benchmarkok
Eredeti szerző (k) A NASA numerikus aerodinamikai szimulációs programja
Fejlesztő (k) A NASA haladó szuperszámítógépes részlege
Első kiadás 1991 ( 1991 )
Stabil kiadás
3.4
Weboldal nas .nasa .eu / Software / NPB /

A NAS Parallel Benchmarks ( NPB ) az erősen párhuzamos szuperszámítógépek teljesítményértékelését célzó referenciaértékek összessége . Ezeket a NASA Advanced Supercomputing (NAS) részlege (korábban a NASA Numerikus Aerodinamikai Szimulációs Programja) fejlesztette ki és tartja karban a NASA Ames Kutatóközpontjában . A NAS minden forrásból kikéri az NPB teljesítményének eredményeit.

Történelem

Motiváció

Az NPB előtt létező hagyományos referenciaértékek, mint például a Livermore hurkok , a LINPACK Benchmark és a NAS Kernel Benchmark Program , általában vektoros számítógépekre szakosodtak. Általában hiányosságoktól szenvedtek, ideértve a párhuzamosságot gátló hangolási korlátozásokat és az elégtelen problémaméretet, ami alkalmatlanná tette őket az erősen párhuzamos rendszerek számára. Ugyanígy alkalmatlanok voltak a teljes körű alkalmazás referenciaértékei a magas portköltség és az automatikus szoftver párhuzamosító eszközök hiánya miatt. Ennek eredményeként az NPB-t 1991-ben fejlesztették ki, és 1992-ben adták ki annak érdekében, hogy kezeljék az erősen párhuzamos gépekre alkalmazandó referenciaértékek hiányát.

NPB 1

Az NPB első specifikációja elismerte, hogy a referenciaértékeknek szerepelniük kell

  • új, párhuzamosan tudatos algoritmikus és szoftveres módszerek,
  • általános és építészemlegesség,
  • az eredmények és a teljesítményadatok pontosságának könnyű ellenőrizhetősége,
  • képesség új rendszerek megnövekedett teljesítményű befogadására,
  • és kész terjeszthetőség.

Ezen iránymutatások fényében úgy ítélték meg, hogy ez az egyetlen életképes megközelítés a "papír-ceruza" referenciaértékek gyűjteményének használata, amely csak algoritmikusan határoz meg egy sor problémát, és bizonyos szükséges korlátozások mellett a megvalósítás döntő részét a végrehajtó mérlegelésére hagyja.

Az NPB 1 nyolc referenciaértéket definiált, mindegyiket két problémaméretben, A és B osztálynak nevezve . Megadtuk a Fortran 77- ben írt mintakódokat . Kis problémaméretű S osztályt használtak, és nem benchmarking célokra szánták őket.

NPB 2

Megjelenése óta az NPB 1 két fő gyengeséget mutatott fel. Először is, a "papír-ceruza" specifikáció miatt a számítógép-gyártók általában nagyon úgy hangolták megvalósításukat, hogy teljesítményüket a tudományos programozók nehezen tudták elérni. Másodszor, sok ilyen megvalósítás saját tulajdonban volt, és nem volt nyilvánosan hozzáférhető, hatékonyan elrejtve optimalizálási technikáikat. Másodszor, az NPB 1 problémamérete elmaradt a szuperszámítógépek fejlődésétől, mivel az utóbbi tovább fejlődött.

Az 1996-ban kiadott NPB 2 az NPB 1-ben meghatározott nyolc referenciaérték közül ötre vonatkozott forráskód-implementációkkal, amelyek kiegészítették, de nem helyettesítették az 1. NPB-t. A referenciaértékeket egy naprakész C osztályú problémamérettel egészítette ki . Módosította a benchmarking eredmények benyújtásának szabályait is. Az új szabályok kifejezett kéréseket tartalmaztak a kimeneti fájlok, valamint a módosított forrásfájlok és a szkriptek létrehozására, hogy biztosítsák a módosítások nyilvános hozzáférhetőségét és az eredmények reprodukálhatóságát.

Az NPB 2.2 további két referenciaérték megvalósítását tartalmazta. Az 1997-es NPB 2.3 volt az első teljes megvalósítás az MPI-ben . A referenciaértékeknek a párhuzamos verziókkal összhangban lévő soros változataival együtt szállították, és meghatározták a problémaméret W osztályát a kis memóriájú rendszerek számára. A 2002. évi NPB 2.4 új MPI megvalósítást kínált, és egy újabb, még nagyobb problémájú D osztályt vezetett be . Ezenkívül egy referenciaértéket I / O- intenzív altípusokkal bővített .

NPB 3

Az NPB 3 megtartotta az MPB implementációját az NPB 2-től, és több ízben érkezett, nevezetesen OpenMP , Java és High Performance Fortran . Ezeket az új párhuzamos megvalósításokat az NPB 2.3 soros kódjaiból származtatták további optimalizálásokkal. Az NPB 3.1 és az NPB 3.2 további három referenciaértéket adott hozzá, amelyek azonban nem minden megvalósításban voltak elérhetőek; Az NPB 3.3 bevezetett egy E osztályú problémaméretet. Az egyzónás NPB 3 alapján az MPI / OpenMP hibrid programozási modell előnyeit kihasználó, többzónás benchmarkok halmaza NPB-Multi-Zone ( NPB-MZ ) néven jelent meg a "többszintű hatékonyság tesztelésére". és hibrid párhuzamosítási paradigmák és eszközök ".

A referenciaértékek

Az NPB 3.3-tól kezdve tizenegy referenciaértéket határoztak meg, amelyeket az alábbi táblázat foglal össze.

Viszonyítási alap A név származéka Azóta elérhető Leírás Megjegyzések
MG M ulti G megszabadult NPB 1 Közelítse a megoldást háromdimenziós diszkrét Poisson-egyenletre a V-ciklusú multigrid módszerrel
CG C onjugátum G sugár Becsülje meg a nagy ritka, szimmetrikus pozitív-meghatározott mátrix legkisebb sajátértékét a fordított iteráció és a konjugátumgradiens módszer segítségével, mint alprogram a lineáris egyenletrendszerek megoldására
FT Fast F ourier T ransform Háromdimenziós részleges differenciálegyenlet (PDE) megoldása a gyors Fourier-transzformáció (FFT) segítségével
IS I nteger S ort Rendezzen kis egész számokat a sorrendben
EP E kínosan P párhuzamos Generáljon független Gauss- véletlen variánsokat a Marsaglia poláris módszerrel
BT B zár T ridiagonal Oldja meg a nemlineáris PDE-k szintetikus rendszerét három különböző algoritmus felhasználásával, amelyek blokk- tridiagonális , skaláris pentadiagonális és szimmetrikus egymást követő túl relaxációs (SSOR) megoldó magokat tartalmaznak.
  • A BT benchmark I / O intenzív altípusokkal rendelkezik
  • Mindhárom benchmark többzónás verzióval rendelkezik
SP S calar P entadiagonal
LU L ower- U pper szimmetrikus Gauss-Seidel
UA U nstructured A daptive NPB 3.1 Oldja meg a hőegyenletet a mozgó labda konvekciójával és diffúziójával. A háló minden 5. lépésben adaptív és újraszámítható.
DC D ata C ube operátor
DT D ata T raffic NPB 3.2

Hivatkozások

Külső linkek