Energy-aware resource management for stencil computations in High Performance Computing
[ 1 ] Instytut Informatyki, Wydział Informatyki i Telekomunikacji, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
PL Energooszczędne zarządzanie zasobami dla obliczeń stencilowych w systemach superkomputerowych
english
- stencil computations
- performance analysis
- topology-aware scheduling
- energy modeling
- HPC
- obliczenia stencilowe
- analiza wydajności
- szeregowanie uwzględniające topologię
- modelowanie zużycia energii
- HPC
EN In this thesis a topology-aware scheduling model is formulated and presented for efficient stencil computations. An innovative analytical and methodological approach is described for modelling and predicting energy usage and execution time for reference stencil patterns on single and multi-node heterogeneous HPC architectures. New heuristic algorithms for simultaneously minimising energy usage and runtime of small and large scale stencil computations are presented. The proposed energy-aware resource management method considers complex hardware HPC architectures, including different and heterogeneous computing setups and communication topologies. A new Tabu Search algorithm is described for solving the problem and results of computational experiments comparing its performance vs simpler heuristics are presented. A flexible and generic scheduling model and heuristics algorithms are developed that can be easily extended or adapted in existing stencil application frameworks.
PL W niniejszej rozprawie sformułowano i zaprezentowano model szeregowania dla efektywnych obliczeń stencilowych. Opisano innowacyjne, analityczne oraz metodologiczne podejście modelowania i przewidywania zużycia energii i czasu wykonania dla referencyjnych obliczeń stencilowych na pojedynczych, jak i wielu węzłach dla heterogenicznych architektur HPC. Przebadano i zaprezentowano nowe heurystyczne algorytmy dla równoczesnej minimalizacji zużycia energii i czasu wykonania dla małych oraz dużych zadań obliczeń stencilowych. Zaproponowano metodę zarządzania zadaniami, uwzględniającą zużycie energii, która bierze pod uwagę złożone sprzętowe architektury HPC, wliczając w to różne konfiguracje sprzętowe oraz topologie sieciowe na bazie rzeczywistych największych instalacji superkomputerowych. Opisano nowy algorytm przeszukiwania tabu w celu rozwiązania problemu i przedstawiono wyniki eksperymentów obliczeniowych, uwzględniając jego wydajność w porównaniu do prostych heurystyk.
124
computer and information sciences
public
Aleksander Byrski
Kraków, Polska
24.02.2023
polish
public
Henryk Krawczyk
Gdańsk, Polska
11.03.2023
polish
public
dissertation
Poznań, Polska
19.03.2024
Rada Dyscypliny Informatyka Techniczna i Telekomunikacja Politechniki Poznańskiej
doktor nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie: informatyka techniczna i telekomunikacja