基于天体物理应用的 HPC 系统上 FPGA 与 GPU 的性能及能耗评估
天体物理仪器与方法
2020-04-13 v2 性能
摘要
天文学与天体物理学（AA）的新挑战正迫切需求大量极高计算强度的模拟。“百亿亿次”（及更高）计算设施对于应对 AA 中新一代观测设施带来的理论问题规模与数据规模必不可少。当前，高性能计算（HPC）领域正经历深刻的创新阶段，其中实现“百亿亿次”的主要挑战是功耗。本工作的目标是针对 HPC 背景下真实天体物理应用的当代架构，给出关于性能与能耗足迹的一些见解。我们使用了一款最先进的 N 体应用，并重新设计与优化以充分挖掘异构底层硬件。我们定量评估了在四个不同平台上运行时计算对能耗的影响。其中两个代表当前 HPC 系统（基于 Intel 并配备 NVIDIA GPU），一个是基于 ARM-MPSoC 的微集群，一个是配备与 FPGA 紧密耦合的 ARM-MPSoC 的“面向百亿亿次的原型”。我们研究了不同设备的表现：高端 GPU 在求解时间上占优，而 MPSoC-FPGA 系统在功耗上优于 GPU。我们的经验表明，将 FPGA 用于计算密集型应用似乎很有前景，因为其性能正提升至满足科学应用需求。本工作可作为未来需计算密集型计算的天体物理应用平台开发的参考。
引用
@article{arxiv.2003.03283,
title = {Performance and energy footprint assessment of FPGAs and GPUs on HPC systems using Astrophysics application},
author = {David Goz and Georgios Ieronymakis and Vassilis Papaefstathiou and Nikolaos Dimou and Sara Bertocco and Francesco Simula and Antonio Ragagnin and Luca Tornatore and Igor Coretti and Giuliano Taffoni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.03283},
year = {2020}
}
备注
15 pages, 4 figures, 3 tables; Preprint (V2) submitted to MDPI (Special Issue: Energy-Efficient Computing on Parallel Architectures)