异构高性能计算系统Linpack效率受限因素分析

计算机工程与科学

异构高性能计算系统Linpack效率受限因素分析

贾迅，邬贵明，谢向辉

（数学工程与先进计算国家重点实验室，江苏无锡 214125）

收稿日期:2017-09-01 修回日期:2017-11-03 出版日期:2018-02-25 发布日期:2018-02-25
基金资助:
国家自然科学基金（91430214）

Analysis of the factors limiting Linpack efficiency of

heterogeneous high-performance computing systems

JIA Xun,WU Gui-ming,XIE Xiang-hui

（State Key Laboratory of Mathematical Engineering and Advanced Computing,Wuxi 214125,China）

Received:2017-09-01 Revised:2017-11-03 Online:2018-02-25 Published:2018-02-25

摘要/Abstract

摘要：

能耗是目前高性能计算系统性能提升的一大挑战。主处理器连接加速器的异构计算技术可以有效提升系统能效，因而被广泛应用于当前高性能计算系统的设计。同等系统规模下，异构计算系统的Linpack效率普遍低于同构系统。针对这一问题，从结构设计的角度，基于真实计算系统的设计参数和性能数据，分析了大规模异构高性能计算系统Linpack效率受限的主要因素及其对结构设计的需求，并构建了针对异构计算系统的Linpack性能模型对分析结论进行了验证。研究成果对异构计算系统Linpack的性能优化以及未来高效异构架构的设计具有一定的指导意义。

关键词: 异构, 高性能, Linpack, 效率

Abstract:

Energy consumption is a major challenge for current high-performance computing (HPC) system design. The technique of heterogeneous computing with accelerators connected to host processor can improve the system energy efficiency, and has been widely applied in HPC. However, heterogeneous systems have lower Linpack efficiency in comparison to homogeneous systems with the equivalent scale. Aiming at this problem, from the perspective of structural design, based on the design parameters and performance data of real computing systems, this paper analyzes the main factors limiting the Linpack efficiency of heterogeneous HPC systems and their demands of structural design. Besides, the analysis is verified with a Linpack performance model tailored for heterogeneous systems. This study results are of guiding significance to Linpack performance optimization and efficient architecting on future heterogeneous systems.

Key words: heterogeneous, high performance, Linpack, efficiency

贾迅，邬贵明，谢向辉. 异构高性能计算系统Linpack效率受限因素分析[J]. 计算机工程与科学.

JIA Xun,WU Gui-ming,XIE Xiang-hui.

Analysis of the factors limiting Linpack efficiency of

heterogeneous high-performance computing systems

[J]. Computer Engineering & Science.

[1]	卓灵1，聂静1，肖静薇1，袁杨2，胡新1，陈柯1. 电力无线通信异构多网共存环境中的网络选择算法[J]. J4, 20160101, 38(01): 78-83.
[2]	石璐, 邹高远, 伍思琦, 张少帅. 基于Tensor Cores的新型GPU架构的高性能Cholesky分解[J]. 计算机工程与科学, 2025, 47(7): 1170-1180.
[3]	王斌锋, 蔡利兵, 孔龙星, 黄少华, 韩文彬. 一种基于代理模型的数字资源集成方法[J]. 计算机工程与科学, 2025, 47(7): 1294-1302.
[4]	李俊哲, 付振新, 杨宏辉, 马银萍, 李若淼, 樊春, . 面向算力网络的跨集群数据迁移系统的设计和实现[J]. 计算机工程与科学, 2025, 47(5): 775-786.
[5]	贾春波, 陈光, 姚信安, 李宝峰. 基于国产元器件的大功率多相供电技术研究[J]. 计算机工程与科学, 2025, 47(4): 592-600.
[6]	薛桂香, 陈宇昂, 刘瑜, 郑倩, 宋建材. 基于多源异构融合与时空图卷积网络的集卡到港量预测模型[J]. 计算机工程与科学, 2025, 47(3): 561-570.
[7]	张元胤, 肖敏广, 刘志勇, 翁灵玲, 陈志广, 卢宇彤. 基于国产异构众核处理器的等值线与等值面提取算法优化[J]. 计算机工程与科学, 2025, 47(2): 200-209.
[8]	连子涵, 何卫锋. 基于动态时序裕量压缩的高性能处理器设计[J]. 计算机工程与科学, 2025, 47(2): 219-227.
[9]	张建民, 许炜康, 刘津津, 黎铁军. 粒子输运非确定性模拟的加速方法研究进展[J]. 计算机工程与科学, 2025, 47(1): 1-9.
[10]	李沛桢, 张洋, 陈文波. 基于DPCT的序列比对软件迁移与性能评估[J]. 计算机工程与科学, 2024, 46(8): 1372-1380.
[11]	王艳, 皮婵娟, 刘亚东, 施君豪. 带宽异构网络下的精确修复再生码数据修复方案[J]. 计算机工程与科学, 2024, 46(6): 1001-1012.
[12]	郭宸良, 阎少宏, 宗晨琪. 线云隐私攻击算法的并行加速研究[J]. 计算机工程与科学, 2024, 46(4): 615-625.
[13]	卢明妤, 李陶深, 吕品. 无线携能通信下mmWave协作通信小单元的能效最优策略[J]. 计算机工程与科学, 2024, 46(4): 626-634.
[14]	王谢中, 陈旭, 景永俊, 王叔洋. 基于异构图神经网络的半监督网站主题分类[J]. 计算机工程与科学, 2024, 46(4): 635-646.
[15]	孙岩, 张建民, 黎渊, 孙舜禹. 面向高性能计算的互连网络拥塞控制分析与评估[J]. 计算机工程与科学, 2024, 46(2): 209-216.