密結合並列演算加速機構TCAによるGPU対応GASNetの実装と評価

• Item type: Symposium(1)
• 公開日: 2016-05-30
• タイトル: 密結合並列演算加速機構TCAによるGPU対応GASNetの実装と評価
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Implementation and Evaluation of GPU-aware GASNet by Tightly Coupled Accelerators
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: 通信
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_5794
• 資源タイプ: conference paper
• 著者所属: 筑波大学大学院システム情報工学研究科
• 著者所属: 筑波大学大学院システム情報工学研究科／現在，筑波大学計算科学研究センター
• 著者所属: 東京大学情報基盤センター
• 著者所属: 筑波大学計算科学研究センター／現在，日本原子力研究開発機構
• 著者所属: 筑波大学計算科学研究センター／筑波大学大学院システム情報工学研究科
• 著者所属: Lawrence Berkeley National Laboratory
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Graduate School of System and Information Engineering, University of Tsukuba
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Graduate School of System and Information Engineering, University of Tsukuba / Presently with Center for Computational Sciences, University of Tsukuba
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Information Technology Center, The University of Tokyo
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Center for Computational Sciences, University of Tsukuba / Presently with Japan Atomic Energy Agency
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Center for Computational Sciences, University of Tsukuba / Graduate School of System and Information Engineering, University of Tsukuba
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Lawrence Berkeley National Laboratory
• 著者名: 佐藤, 賢太; 藤田, 典久; 塙, 敏博; 松本, 和也; 朴, 泰祐; Khaled, Ibrahim
• 著者名(英): Kenta, Sato; Norihisa, Fujita; Toshihiro, Hanawa; Kazuya, Matsumoto; Taisuke, Boku; Khaled, Ibrahim
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 近年，GPU のような演算加速装置を用いたクラスタが HPC 分野で多く用いられるようになってきている．筑波大学計算科学研究センターでは，ノードを跨ぐ演算加速装置間での直接通信を実現するために，密結合並列演算加速機構 TCA（Tightly Coupled Accelerators） を提唱している．この TCA の実装として PEACH2（PCI Express Adaptive Communication Hub version 2） が開発されており，ノードを跨ぐ GPU 間での直接通信を行うことができる．しかしながら，TCA/PEACH2 を利用するためには独自の API を用いる必要があり，プログラミングコストが高く，既存のアプリケーションの移植も容易ではないという問題がある．本研究では，PGAS 言語を対象とした通信ライブラリである GASNet に注目し，これを GPU を対象とした PEACH2 に実装する．これによって，GASNet を介して各種のソフトウェアとの互換性が生じ，TCA/PEACH2 が広く利用できるようになると考えられる．既存の GASNet では GPU メモリを対象とした通信しか想定されておらず，GPU を対象とした拡張は現在開発段階にあり，本論文では現在進行中の GASNet の GPU 対応の拡張についても触れる．TCA/PEACH2 による GASNet のプロトタイプ実装において，ノードを跨ぐ GPU 間の通信性能は TCA/PEACH2 を直接使用した場合の性能と比較して，最小レイテンシの増大は 15%程度に抑えられ，ソフトウェア支援によって最大バンド幅は 1.2 倍の性能向上を達成した．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: Recently, PC clusters equipped with GPU as accelerators are widely spread and operated. We have been proposing Tightly Coupled Accelerators (TCA) architecture to realize inter-node direct communication among GPUs, and we developed PCI Express Adaptive Communication Hub version 2 (PEACH2) as a prototype of TCA implementation. However, currently non-standard unique API is required to use TCA/PEACH2, so that the programming cost is expensive and porting of existing applications is not easy. On the other hand, GASNet library developed by Lawrence Berkeley National Laboratory provides low-level communication layer for Partitioned Global Address Space (PGAS) languages such as Unified Parallel C (UPC), Co-Array-Fortran and XcalableMP (XMP), and so on. GASNet assumes only CPU memory as communication target, and extension for GPU-aware GASNet is work in progress now. Beside of GPU-aware GASNet development on commodity network such as InfiniBand, we implement it on TCA/PEACH2 to provide general programming and system software porting on this hardware in this paper. We also mention currently planned features of GPU-aware GASNet. In the case of inter-node GPU communication using GASNet prototype implementation by TCA/PEACH2, the minimum latency is increased only 15 % from the case with native API, and the maximum bandwidth is increased by 1.2 times of native API thanks to software support.
• 書誌情報: ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集; 巻 2016, p. 68-76, 発行日 2016-05-30
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会