KONWIHR II

KOMPETENZNETZWERK FüR TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHES HOCH- UND HöCHSTLEISTUNGSRECHNEN IN BAYERN

2000S04 Peridot

Arbeitsfeld:

Höchstleistungsrechner - wie heute bereits schon der Hitachi SR8000 Rechner - werden in Zukunft verstärkt als gekoppelte SMP-Rechner realisiert. Dies bedeutet, daß der Hauptspeicher über die Knoten des Parallelrechners verteilt ist, während die Knoten symmetrische Mehrprozessorsysteme sind. Anwendungsprogramme werden für diese Systeme in einem hybriden Programmiermodell entwickelt, das zwischen den Knoten auf der verteilten Programmierung mit MPI und innerhalb eines Knotens auf der parallelen Programmierung mit OpenMP bzw. mit dem Hitachi-proprietären COMPAS-Programmiermodell beruht.

Die zusätzliche Hierarchiestufe gekoppelter SMP-Rechner bietet neue Leistungspotentiale, jedoch wird gleichzeitig durch die gesteigerte Komplexität die Entwicklung effizienter Programme für Höchstleistungsrechner weiter erschwert. Insbesondere ist es für den Programmierer noch schwieriger, Auswirkung von Designentscheidungen bei der Programmentwicklung auf die Leistung seines Programms vorherzusagen. In verstärktem Maße muß er deshalb nach der Programmierung eines Prototypen eine zyklische Optimierungsphase zur Effizienzverbesserung durchlaufen. Um geeignete Programmtransformationen zur Verbesserung auswählen zu können, ist die Analyse des Leistungsverhaltens zur Bestimmung und Gewichtung von Leistungsproblemen eine wesentliche Voraussetzung.

Sowohl herstellerspezifische Werkzeuge zur Leistungsanalyse als auch Werkzeuge unabhängiger Softwarefirmen und Forschungseinrichtungen stehen auf herkömmlichen Parallelrechnern zur Verfügung. Allerdings existieren keine Werkzeuge für das hybride Programmiermodell gekoppelter SMP-Rechner. Weiterhin erfordern diese Werkzeuge einen hohen Zeitaufwand von dem Programmierer, da sie keine Unterstützung zur automatischen Bestimmung von Leistungsproblemen bieten.

Neben der detaillierten anwendungsbezogenen Leistungsanalyse ist aus Betreibersicht eine Leistungsüberwachung des Höchstleistungsrechners erforderlich, die es ermöglicht, systemweite Engpässe zu erkennen und ineffiziente Anwendungen zu ermitteln. Die wertvolle Ressource muß möglichst effizient eingesetzt werden. Auch in diesem Bereich sind automatische Überwachungskonzepte erforderlich.

Im Rahmen dieses Projekts sollen Konzepte und Werkzeuge für beide Aspekte, die automatische anwendungsbezogene Leistungsanalyse und die Leistungsüberwachung, entwickelt werden.