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多核环境下高效集合通信关键技术研究
  • ISSN号:0254-4164
  • 期刊名称:《计算机学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP302[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院计算技术研究所国家智能计算机研究开发中心,北京100190, [2]中国科学院计算机系统结构重点实验室,北京100190, [3]中国科学院研究生院,北京100049
  • 相关基金:本课题得到国家“八六三”高技术研究发展计划项目“曙光5000A高效能计算机”(2006AA01A102)资助.
中文摘要:

随着高性能计算需求的日益增长,多核处理器在高性能计算中间得到了广泛的普及.为了保证高性能计算机系统的效率,需要保持计算和通信的平衡性,多核的广泛使用对通信系统的效率提出了更高的要求.集合通信作为通信系统中的重要组成部分,研究多核环境下的高效集合通信具有十分重要的意义.文中首先研究了多核对集合通信性能的影响,并根据多核处理器共享Cache以及内存竞争的特点,提出了层次化算法、限制并发、NUMA感知的优化方法和Cache友好的优化算法,并分别在MPI_Barrier、MPIBcast和MPI-Alltoall中进行了验证.实验结果表明优化方法能够有效地利用多核结构特点,降低竞争带来的影响,提高了多核环境下集合通信的性能和可扩展性.

英文摘要:

With the rapid increase in HPC computing requirement, the multicore is widely deployed in HPC systems. To keep the efficiency of application in large scale systems, it is very im- portant keep up the balance of communication to computation, thus multicore brings more re- quirement for communication systems. As collective communication is an important part in com- munication systems and is critical for the whole systems, thus it is important to research on the impacts of multicore environment on collective performance. This paper first analyzes how mul- ticore impacts on collective communication. It is found out that multicore SMP clusters brings two conflict impacts, it not only has faster intra-socket communication path which can speed up the performance of collective communications, but also it brings memory~cache contention which might degrade the communication performance. Based on these aspects, this paper proposes mul- ticore-aware collecitves optimization techniques, which includes, hierarchy-aware algorithms, limited-concurrency, NUMA-aware algorithms and cache-friendly optimization. These optimiza- tion methods are implemented in MPI_]3arrier, MPI_]3cast and MPI_Alltoall. Experiments show that the proposed algorithms increase the performance and scalabitity of collective communication.

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期刊信息
  • 《计算机学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国计算机学会 中国科学院计算技术研究所
  • 主编:孙凝晖
  • 地址:北京中关村科学院南路6号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:cjc@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620695
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4164
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1826/TP
  • 邮发代号:2-833
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:48433