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异步感知的异构高性能计算机性能预测方法

计算物理 2024年第1期41卷 40-51页

作者：金煜阳马子轩翟季冬清华大学计算机科学与技术系北京100084

针对异步策略设计难的问题,提出面向异构超级计算机的高效异步性能预测方法,解耦异步与同步执行的性能,通过层次化建模等技术实现快速精确的性能预测,指导异步策略设计与性能优化。在国产神威异构高性能计算机上,以高性能计算领域典型... 详细信息

针对异步策略设计难的问题,提出面向异构超级计算机的高效异步性能预测方法,解耦异步与同步执行的性能,通过层次化建模等技术实现快速精确的性能预测,指导异步策略设计与性能优化。在国产神威异构高性能计算机上,以高性能计算领域典型应用为例,验证所提出建模方法的准确性和高效性。实验结果表明:本方法平均预测精度达到96.61%,预测效率在毫秒级。

关键词：异构高性能计算机性能预测异步策略

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智能算力核心基础系统软件的现状与展望

中兴通讯技术 2024年第2期30卷 2-8页

作者：郑纬民翟季冬翟明书清华大学

智能算力对中国人工智能技术的进步具有重要意义。发展智能算力平台，做好核心基础系统软件尤其重要。梳理了智能算力平台中的10个核心基础系统软件，对这些软件的全球现状进行了详细介绍，并探讨了当前中国算力平台上系统软件栈建设的... 详细信息

智能算力对中国人工智能技术的进步具有重要意义。发展智能算力平台，做好核心基础系统软件尤其重要。梳理了智能算力平台中的10个核心基础系统软件，对这些软件的全球现状进行了详细介绍，并探讨了当前中国算力平台上系统软件栈建设的机遇和挑战。

关键词：人工智能智能算力大模型系统软件

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围炉对谈:性能优化的个性与共性

计算物理 2024年第1期41卷 3-8页

作者：莫则尧王龙刘杰谭光明刘伟峰喻之斌翟季冬杨海龙徐小文黄烁刘洁中国工程物理研究院四川绵阳621900 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京1100095 北京华为数字技术有限公司湖南长沙410073 国防科技大学计算机学院北京100086 中国科学院计算技术研究所北京102249 中国石油大学(北京)信息科学与工程学院超级科学软件实验室广东深圳518055 中国科学院深圳先进技术研究院北京100084 清华大学计算机科学与技术系北京100191 北京航空航天大学计算机学院北京100094 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

2022年12月12日,第八届高性能计算中间件技术研讨会(HPCMid22)成功召开。HPCMid(会议网址:http://***/***)每年举办一次,面向科学与工程计算数值模拟应用在当前及下一代超级计算机上面临的挑战,围绕高性能计算中间件关键技术,邀请相关... 详细信息

2022年12月12日,第八届高性能计算中间件技术研讨会(HPCMid22)成功召开。HPCMid(会议网址:http://***/***)每年举办一次,面向科学与工程计算数值模拟应用在当前及下一代超级计算机上面临的挑战,围绕高性能计算中间件关键技术,邀请相关学者报告最新研究进展并探讨未来发展趋势。第八届研讨会以“适配新型体系结构的性能优化技术”为主题,聚焦后摩尔时代新型体系结构为科学与工程计算带来的机遇与挑战,探讨新型体系结构下可移植性能优化技术的发展趋势。本届研讨会的专家座谈(Panel Session)环节由莫则尧研究员和徐小文研究员共同主持,邀请了王龙、刘杰、谭光明、刘伟峰、喻之斌5位来自高校、科研院所、企业的专家围绕“性能优化:个性vs共性”这一主题开展了深入的讨论与交流,翟季冬、杨海龙等多位专家也参与了讨论。专家们针对性能优化技术的研究现状与发展趋势、面临的问题与挑战以及人才培养等方面发表了许多有启发性的观点。《计算物理》编辑部特将本次讨论整理后发表,以飨读者。限于篇幅,略有删节。

关键词：高性能计算超级计算机体系结构中间件技术性能优化专家座谈人才培养

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面向新一代神威超级计算机的高效内存分配器

清华大学学报（自然科学版） 2022年第5期62卷 943-951页

作者：王豪杰马子轩郑立言王元炜王飞翟季冬清华大学计算机科学与技术系北京100084

随着应用程序规模的增大,应用程序对计算资源的需求也日益增加,超级计算机为满足这一需求提供了良好的平台。传统的超级计算机主要面向科学计算程序,而近年来应用的多样化对超级计算机的软硬件设计提出了新要求。该文在新一代神威超级... 详细信息

随着应用程序规模的增大,应用程序对计算资源的需求也日益增加,超级计算机为满足这一需求提供了良好的平台。传统的超级计算机主要面向科学计算程序,而近年来应用的多样化对超级计算机的软硬件设计提出了新要求。该文在新一代神威超级计算机上发现了在动态运行模式下内存分配的性能问题,并针对神威的体系结构特征和应用特征,设计了高效的内存分配器——SWAlloc。实验结果表明:SWAlloc可以将超大规模机器学习训练框架八卦炉的内存分配速度提升至多75 839倍;对随机生成的内存分配记录和标准测试程序集PARSEC中的内存分配记录的测试结果,验证了SWAlloc在不同应用上的通用性和高效性,可将神威超级计算机上PARSEC的内存分配效率提升至多51倍(平均提升36%)。SWAlloc已经布署于新一代神威超级计算机上,并用于SWPytorch、 SWTensorFlow等超大规模应用。

关键词：内存分配超级计算机高性能计算机器学习

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华为昇腾神经网络加速器性能评测与优化

计算机学报 2022年第8期45卷 1618-1637页

作者：鲁蔚征张峰贺寅烜陈跃国翟季冬杜小勇中国人民大学大型科学仪器共享平台北京100872 数据工程与知识工程教育部重点实验室(中国人民大学) 北京100872 中国人民大学信息学院北京100872 清华大学计算机科学与技术系北京100084

华为昇腾是一款新型神经网络加速器.与GPU相比,昇腾加速器专门面向神经网络计算,设计了专用计算单元,核心算力集中在低精度,基于昇腾的软件栈与GPU有所差异.现有研究大多专注于GPU上的深度学习负载性能分析和优化,由于昇腾平台推出不久... 详细信息

华为昇腾是一款新型神经网络加速器.与GPU相比,昇腾加速器专门面向神经网络计算,设计了专用计算单元,核心算力集中在低精度,基于昇腾的软件栈与GPU有所差异.现有研究大多专注于GPU上的深度学习负载性能分析和优化,由于昇腾平台推出不久且具有新的体系结构特征,其实际表现仍有待探索.为深入挖掘昇腾的性能和优化方法,本文对其进行了系统性的评测和分析,包括:(1)基于标准数据集在四个端到端神经网络(ResNet、Transformer、DeepFM和LSTM)上对昇腾和GPU的性能和功耗进行了对比;(2)研究了昇腾上深度学习框架、算子和混合精度训练优化策略;(3)测试三个计算密集型算子(全连接、卷积和RNN)的浮点计算能力、硬件利用率和访存性能.评测结果表明:华为昇腾加速器适合进行稠密型神经网络工作负载,且功耗低于GPU;使用昇腾进行模型训练,需要将神经网络模型从32位精度量化到16位精度.针对昇腾的体系结构和编译软件栈特点,本文提出如下优化策略:深度学习框架开发时应进行整图编译构建,进行算子融合;算子开发时应合理设置分块大小,尽量使用低精度实现算子;模型训练时要合理设置混合精度参数.

关键词：深度学习神经网络加速器华为昇腾高性能计算评测基准

基于回归模型的高端容错计算机TPC-C性能估算研究

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计算机学报 2013年第6期36卷 1267-1279页

作者：刘迪翟季冬陈文光清华大学计算机科学与技术系北京100084

高端容错计算机的TPC-C性能测试由于成本高昂且时间漫长,导致市场上只有少部分产品进行了该项测试,无法满足生产商和购买者的需求,高端容错计算机领域需要一种简便快捷、低成本的TPC-C性能估算方法.文中分析了影响TPC-C性能的各种因素,... 详细信息

高端容错计算机的TPC-C性能测试由于成本高昂且时间漫长,导致市场上只有少部分产品进行了该项测试,无法满足生产商和购买者的需求,高端容错计算机领域需要一种简便快捷、低成本的TPC-C性能估算方法.文中分析了影响TPC-C性能的各种因素,以近5年来发布了TPC-C测试结果的服务器为样本,利用数理统计的方法,在服务器TPC-C性能与硬件指标之间建立了线性回归模型.优化后的模型估算精度达到95%以上,在一定程度上解释了服务器的硬件指标与TPC-C性能之间的因果关系,具备了方便准确地估算TPC-C性能的现实意义.文中所提出的将数理统计的方法用于TPC-C性能估算的思路以及搜集的大量相关数据,对今后该项研究具有重要意义.

关键词： TPC-C 性能估算多元线性回归硬件指标

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大规模并行程序通信性能分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第S1期39卷 71-75页

作者：翟琰翟季冬薛巍金之雁清华大学计算机科学与技术系北京100084 中国气象科学研究院北京100081

选取基准测试程序集SPECMPI的4个程序,以及我国研制的天气预报并行应用GRAPES,在消息传递接口层面(MPI)以及不同的平台上对这5个程序的通信性能进行了插装采集和分析,并使用进程映射的方法进行通信优化.实验结果表明上述方法可完成对较... 详细信息

选取基准测试程序集SPECMPI的4个程序,以及我国研制的天气预报并行应用GRAPES,在消息传递接口层面(MPI)以及不同的平台上对这5个程序的通信性能进行了插装采集和分析,并使用进程映射的方法进行通信优化.实验结果表明上述方法可完成对较大规模的并行程序的性能数据采集,这对于定位和优化并行程序的性能起到重要作用;在通信性能较差的以太网平台上,进程映射的效果较为明显,而在通信性能较高的Infiniband网络上,进程映射的效果不明显,因此,在选择优化方案时,还需要注意目标平台的性能指标.

关键词：并行计算通信性能分析基准测试程序气象预报进程映射

基于CUPTI接口的典型GPU程序负载特征分析

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计算机研究与发展 2016年第6期53卷 1249-1262页

作者：郑祯翟季冬李焱陈文光清华大学计算机科学与技术系北京100084

基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)加速设备的高性能计算机已经成为目前高性能计算领域的一个重要发展趋势.然而,在当前的GPU设备上开发高效的并行程序仍然是一件非常复杂的事情.针对这一问题,1)总结了影响GPU程序性能的5... 详细信息

基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)加速设备的高性能计算机已经成为目前高性能计算领域的一个重要发展趋势.然而,在当前的GPU设备上开发高效的并行程序仍然是一件非常复杂的事情.针对这一问题,1)总结了影响GPU程序性能的5类关键性能指标;2)采用NVIDIA公司提供的CUPTI底层接口,设计并实现了一套GPU程序性能分析工具集,该工具集可以有效地分析GPU程序的性能行为;3)采用该工具集对著名的GPU评测程序集Rodinia中的17个程序和一个真实应用程序进行了负载特征分析.总结出常见性能瓶颈的典型原因,并给出一些开发高效GPU程序的建议.

关键词：图形处理器负载特征分析 Rodinia 硬件计数器性能指标

面向异构融合处理器的性能分析、优化及应用综述

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软件学报 2020年第8期31卷 2603-2624页

作者：张峰翟季冬陈政林甲灶杜小勇数据工程与知识工程教育部重点实验室(中国人民大学) 北京100872 中国人民大学信息学院北京100872 清华大学计算机科学与技术系北京100084 北京大学信息管理系北京100871

随着异构计算技术的不断进步,CPU和GPU等设备相集成的异构融合处理器在近些年得到了充分的发展,并引起了学术界和工业界的关注.将多种设备进行集成带来了许多好处,例如,多种设备可以访问同样的内存,可以进行细粒度的交互.然而,这也带来... 详细信息

随着异构计算技术的不断进步,CPU和GPU等设备相集成的异构融合处理器在近些年得到了充分的发展,并引起了学术界和工业界的关注.将多种设备进行集成带来了许多好处,例如,多种设备可以访问同样的内存,可以进行细粒度的交互.然而,这也带来了系统编程和优化方面的巨大挑战.充分发挥异构融合处理器的性能,需要充分利用集成体系结构中共享内存等特性;同时,还需结合具体应用特征对异构融合处理器上的不同设备进行优化.首先对目前涉及异构融合处理器的研究工作进行了分析,之后介绍了异构融合处理器的性能分析工作,并进一步介绍了相关优化技术,随后对异构融合处理器的应用进行了总结.最后,对异构融合处理器未来的研究方向进行展望,并进行了总结.

关键词： CPU GPU 异构融合处理器性能分析性能优化