Leistungs- und Energieeffizienz-Analyse für innovative Rechnerarchitektu­ren

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Obwohl Hochleistungsrechner insbesondere bezüglich ihrer theoretischen Spitzenleistungen immer mächtiger werden, erfordert das Erreichen von Bestleistungen in wissenschaftlichen Anwendungen ein detailliertes Verständnis der Architektur und Leistungsmerkmale der Systeme. Neben der Durchführung detaillierter Untersuchungen der Funktion und Leistungsfähigkeit von neuartigen Prozessorarchitekturen und Speicherhierarchien entwickelt das ZIH sehr aktiv Benchmarkumgebungen, um derartige Analysen zu erleichtern und das Verständnis der Hardware in Forschung und Lehre erheblich zu verbessern.

Über die Leistungsfähigkeit von Prozessoren und Systemen hinausgehend zeigt sich seit mehreren Jahren, dass eine weitere wissenschaftliche Schwerpunktsetzung in Bezug auf Energieeffizienz von Rechnersystemen unbedingt erforderlich ist. Die Effizienzsteigerungen durch verbesserte Fertigungsverfahren sinken zunehmend und müssen durch breiter verankerte Maßnahmen verstärkt werden. Hier zeigt sich, dass die Optimierung paralleler Anwendungen hinsichtlich ihrer Energieeffizienz vielversprechend ist – insbesondere durch eine intelligente Steuerung der unterliegenden Hardware durch die wissenschaftlichen Anwendungen.

Einen weiteren Forschungsschwerpunkt hinsichtlich neuartiger Rechnerarchitekturen stellen Hardwarebeschleuniger dar, die inzwischen hauptsächlich durch sogenannte general purpose GPUs (GPGPUs) sowie manycore-Prozessoren vertreten werden. Die Forschungsarbeiten am ZIH auf diesem Gebiet reichen von der detaillierten Untersuchung der Hardware-Beschleuniger über die Bereitstellung von Software-Werkzeugen für die Performance-Analyse bis hin zur Portierung und Optimierung von wissenschaftlichen Anwendungen auf Beschleuniger-Architekturen.

Aktuelle Projekte

• READEX: Runtime Exploitation of Application Dynamism for Energy-Efficient Exascale Computing
• HAEC: Highly Adaptive, Energy Efficient Computing
• FIRESTARTER: Ein Werkzeug zum Erzeugen von maximaler Leistungsaufnahme von Prozessoren
• HDEEM: High Definition Energy Efficiency Monitoring
• Dresden GPU Center of Excellence
• cfAED: Center For Advancing Electronics Dresden
• HI-CFD / Scout: Hocheffiziente Implementierung von CFD-Codes für HPC-Many-Core-Architekturen
• BenchIT: Flexible und portable Performance-Analyse für Rechnersysteme

• SPEC: Standard Performance Evaluation Cooperation

Abgeschlossene Projekte

• Score-E: Skalierbare Werkzeuge zur Energieanalyse und -optimierung im Höchstleistungsrechnen
• Cool Silicon: Energy Efficiency Innovations from Silicon Saxony
• SIOX: Skalierbare Infrastruktur zur automatischen Leistungsanalyse paralleler Codes
• GASPI: Global Address Space Programming Interface
• eeClust: Energieeffizientes Cluster-Computing
• Fast Matrix Multiplication on Cell (SMP) Systems
• Software Tracing on Cell/B.E. Processors
• EP-Cache
• PARbench

Kontakt

© Robert Gommlich

Name

Daniel Hackenberg

Wissenschaftlicher Assistent / Gruppenleiter Energieeffizienz

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Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH)

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