H4H: Optimierung von HPC-Anwendungen für heterogene Computer-Architekturen
Zahlreiche technische und wissenschaftliche Anwendungen sind auf die effiziente Nutzung von Hochleistungsrechnern (HPC-Systeme) angewiesen. In einigen Industriebranchen wie beispielsweise der Automobil- und Flugzeugindustrie werden numerische Simulationen vermehrt dazu genutzt, simulierte Modelle anstelle teurer Produkt-Prototypen zu verwenden, um Entwicklungskosten und -zeit bis zur Vermarktung eines Produktes zum Teil signifikant zu reduzieren. Daneben gibt es eine Vielzahl weiterer Industrie- und Forschungsgebiete, die komplexer Simulationen bedürfen, z.B. in der Hochenergiephysik, Medizin, Bioinformatik, Chemie, Klimamodelle, Wettervorhersage, etc.Um den wachsenden Anforderungen an die Rechenkapazität gerecht zu werden, kommen immer größere und komplexere Rechnerarchitekturen zum Einsatz.
Moderne, heterogene Rechnersysteme bestehen aus einem Verbund klassischer Prozessoren (CPUs) und spezieller Hardware-Beschleuniger (z.B. GPUs, wie sie auch in Grafikkarten zum Einsatz kommen). Ziel des Projektes H4H (Hybrid4HPC) ist es, den Entwicklern rechenintensiver industrieller Anwendungsprogramme eine hocheffiziente Programmierumgebung für die hybride parallele Programmierung von heterogenen Rechnersystemen zur Verfügung zu stellen. Dazu ist die Integration mehrerer technischer Lösungen geplant: Erweiterungen der Programmiermodelle, Anpassung der Werkzeuge zur Performance-Messung und Korrektheitsprüfung auch für GPU-Beschleuniger-Schnittstellen, Entwicklung von Übersetzungsalgorithmen zur automatischen Adaption des Quellcodes auf eine vorgegebene Plattform (z.B. von OpenMP zu CUDA oder OpenCL), Identifikation geeigneter Kombinationsmöglichkeiten von MPI und OpenMP, Entwicklung intelligenter Mapping-Techniken, dynamisches automatisches Tuning, Bereitstellung skalierbarer, flexibler und vollständig verteilter, fehlertoleranter Architekturen, Erfassen des Verhaltens paralleler Anwendungen und Vorhersage der Ausführungszeiten auf anderen Plattformen.
Der Beitrag der deutschen Partner im Projekt liegt in der Entwicklung leistungsfähiger Softwarewerkzeuge, in der Bereitstellung optimierter Softwarebibliotheken (z.B. Solver) sowie im Einsatz der neuentwickelten Technologien in verschiedenen industrie-relevanten und wissenschaftlichen Anwendungsgebieten.
Projekt-Webseite
Partner
H4H wurde im Rahmen der ITEA2-Initiative als Gemeinschaftsprojekt mit französischen, spanischen und schwedischen Partnern entwickelt. Es ist als Verbundprojekt konzipiert. Die Projektpartner kommen aus akademischen Forschungseinrichtungen oder aus Industriefirmen, die bereits seit längerem im HPC-Bereich tätig sind.
Frankreich
- Bull SAS
- ATEME (Assistance Technique Etude de Materiel Electronique)
- CAPS entreprise
- CEA-LIST
- DA (Dassault Aviation)
- Scilab (FCS DIGITEO/Triangle de la physique)
- TSP (Institut Telecom / Telecom SudParis)
- UVSQ (Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines)
Deutschland
- Fraunhofer SCAI
- Forschungszentrum Jülich GmbH (FZJ), Jülich Supercomputing Centre
- GNS mbH Gesellschaft für numerische Simulation mbH (GNS
- GWT-TUD GmbH
- Universität Stuttgart, HLRS
- INTES
- MAGMA Gießereitechnologie GmbH
- RECOM Services GmbH
-
Technische Universität Dresden, ZIH
Spanien
- BMAT Licensing, S.L.
- Data Lab
- REPSOL YPF S.A.
- UAB (Universitat Autónoma de Barcelona)
Schweden
- Rogue Wave Software AB (ehemals Acumem)
- Efield AB
- Nema Labs AB
Förderung
Die deutschen Partner des Projektes wurden mit Mitteln des BMBF unter dem Förderkennzeichen 01IS10036 gefördert.
