Analizando la escalabilidad de aplicaciones Iterative Stencil Loop en sistemas de supercomputación

Abstract

Una clase importante de aplicaciones científicas con un alto potencial de escalabilidad son las aplicaciones ISL (Iterative Stencil Loop). EPSILOD es una herramienta para simplificar el desarrollo y ejecución de aplicaciones ISL en entornos heterogéneos distribuidos. En este trabajo se proponen mejoras y extensiones para una nueva versión de EPSILOD que amplían el rango de aplicaciones que se pueden construir y la eficiencia de los mecanismos de implementación y comunicación para conseguir un alto grado de escalabilidad en sistemas de cómputo de primer nivel. Se presentan resultados experimentales, con hasta 1024 GPUs distribuidas en 256 nodos, que indican que la nueva versión de EPSILOD puede conseguir altos niveles de escalabilidad fuerte y débil en diferentes tipos de escenarios y aplicaciones ISL. Se incluye una comparación experimental con otras herramientas del estado del arte que permiten implementar fácilmente aplicaciones ISL distribuidas: Muesli y Celerity basado en SYCL. Los resultados muestran que EPSILOD permite mejorar sus medidas de rendimiento, especialmente en altos niveles de escalabilidad.

An important type of scientific applications with high scalability potential are ISL (Iterative Stencil Loop) applications. EPSILOD is a tool designed to simplify the development and execution of ISL applications in distributed heterogeneous environments. This work proposes improvements and extensions for a new version of EPSILOD that expand the range of applications that can be built and enhance the efficiency of implementation and communication mechanisms to achieve a high degree of scalability in top-tier computing systems. Experimental results are presented, with up to 1024 GPUs distributed across 256 nodes, indicating that the new version of EPSILOD can achieve high levels of both strong and weak scalability in different types of scenarios and ISL applications. An experimental comparison is included with other state-of-the-art tools that facilitate the easy implementation of distributed ISL applications: Muesli and Celerity based on SYCL. The results show that EPSILOD improves performance metrics, especially at high levels of scalability.