1. chinaXiv:201703.00223 [pdf]

一种新型高效的算法级容错技术及实现

王睿; 姚二林; 陈明宇; 谭光明
Subjects: Computer Science >> Integration Theory of Computer Science

随着高性能计算系统规模的不断扩大，节点失效愈加频发。传统的容错技术大都基于检查点 （checkpoint）方式。但是，检查点技术的开销随着系统规模的扩大而不断增加，在百亿亿次（Exaflops） 规模下其容错效率难以满足系统需求。算法失效恢复技术相比检查点方式具有更高的效率。然而，该技术依然基于停等模式。对于大规模系统，停等模式在很大程度上会影响程序的并行效率。本文提出了一种非 停等的算法级容错策略——热替换策略。在程序运行过程中若发生节点失效，不用停等恢复失效节点上的 数据，而用冗余节点替换失效节点，使计算能继续进行。终的正确结果可以通过一个线性变换求出。为 了论证方案的有效性，我们结合 MPICH 的容错特性实现了容错的 High Performance Linpack (HPL)，并评估 了方案的性能。实验结果表明，即使在小规模下，我们的方案的性能也明显优于算法失效恢复技术。

submitted time 2017-03-10 Hits4596， Downloads1386， Comment 0

2. chinaXiv:201703.00208 [pdf]

CPU/ATI GPU混合体系结构上DGEMM的性能研究

李佳佳; 李兴建; 谭光明
Subjects: Computer Science >> Computer Hardware Technology

本文报道了我们在 CPU/ATI GPU 混合体系结构上优化双精度矩阵乘法（DGEMM）的工作。在真 实应用中， CPU 与图形处理器（GPU）之间的数据传输是影响性能的关键因素。由于软件流水可以降低 数据传输开销，我们提出了三种软件流水算法，分别是双缓存（Double Buffering）、数据重用（Data Reuse） 和数据存储优化（Data Placement）。在 AMD 公司的图形处理器（GPU）ATI HD5970 上，优化后 DGEMM 性能达到 758 GFLOP/s，对应效率为 82%，是 ACML-GPU v1.1 性能的两倍。在 Intel Westmere EP 和 ATI HD5970 组成的异构系统上，性能达到 844 GFLOP/s，效率为 80%。我们进一步考察了多个 CPU 和多个 GPU 上 DGEMM 的扩展性，详细分析了体系结构方面的影响因素。分析表明，PCIe 总线和内存总线的竞争是异 构系统上程序性能降低的重要影响因素。

submitted time 2017-03-10 Hits2327， Downloads1693， Comment 0

3. chinaXiv:201611.00855 [pdf]

选择最优存储格式实现稀疏矩阵乘法的研究

李佳佳; 张秀霞; 谭光明; 陈明宇
Subjects: Computer Science >> Computer Application Technology

稀疏矩阵向量乘法是科学和工程领域中重要的核心子程序之一，也是稀疏BLAS（Basic Linear AlgebraSubprograms，基本线性代数子程序）库的重要组成。本文提出一个稀疏矩阵向量乘法的自动调优器SMAT。对于一个给定的稀疏矩阵，SMAT 可以选择并返回最优的存储格式。我们使用佛罗里达大学的2316 个稀疏矩阵作为测试集，SMAT 获得性能达到所选格式最好性能96%以上。SMAT 在Intel X5680 平台上的预测准确率为89.34% （单精度）和 86.18%（双精度），在AMD Opteron 6168 平台上准确率达到了85.10%（单精度）和82.09%（双精度）。同时，SMAT 的在线搜索时间在需要调用上百次稀疏矩阵向量乘法的应用中是可以接受的。

submitted time 2016-11-15 Hits16383， Downloads5645， Comment 0

4. chinaXiv:201611.00003 [pdf]

综述：可扩展应用与可扩展系统

孙凝晖; 安明远; 包云岗; 曹政; 陈飞; 陈欢; 姜潇潇; 李强; 金翊; 刘兴奎; 谭光明; 涂登彪; 王达伟; 王洁; 王凯; 王文迪; 王洋; 邢晶; 许建卫; 袁清波
Subjects: Computer Science >> Integration Theory of Computer Science

可扩展计算机系统在各个领域得到了越来越广泛的应用，这些应用往往具有可扩展的需求，而这些可扩展应用的特征却有很大差异。过去20 年间，用于可扩展应用的系统平台层出不穷，这些平台的优势也各不相同，评价一类应用与某种系统平台相适应的程度成为用户关注的一个关键问题。本文对可扩展应用及可扩展系统进行了综述与分析，并提出了一些评价应用与系统平台匹配程度的参考因素；同时，本文还对近来业界提出的一些热点新名词进行了解释与分析，比较了它们之间的异同。本文的目的是帮助人们深入理解可扩展应用与可扩展系统的特征，帮助用户选择合适的平台以提高应用的效率和资源的利用率，同时激发科研人员进一步探索适应应用新需求的系统平台技术。

submitted time 2016-11-02 Hits4922， Downloads1706， Comment 0

5. chinaXiv:201606.00053 [pdf]

一种新型高效的算法级容错技术及实现

王睿; 姚二林; 陈明宇; 谭光明
Subjects: Computer Science >> Computer Software

随着高性能计算系统规模的不断扩大，节点失效愈加频发。传统的容错技术大都基于检查点（checkpoint）方式。但是，检查点技术的开销随着系统规模的扩大而不断增加，在百亿亿次（Exaflops）规模下其容错效率难以满足系统需求。算法失效恢复技术相比检查点方式具有更高的效率。然而，该技术依然基于停等模式。对于大规模系统，停等模式在很大程度上会影响程序的并行效率。本文提出了一种非停等的算法级容错策略——热替换策略。在程序运行过程中若发生节点失效，不用停等恢复失效节点上的数据，而用冗余节点替换失效节点，使计算能继续进行。最终的正确结果可以通过一个线性变换求出。为了论证方案的有效性，我们结合MPICH 的容错特性实现了容错的High Performance Linpack (HPL)，并评估了方案的性能。实验结果表明，即使在小规模下，我们的方案的性能也明显优于算法失效恢复技术。

submitted time 2016-06-08 Hits2424， Downloads1697， Comment 0

6. chinaXiv:201606.00051 [pdf]

CPU/ATI GPU 混合体系结构上DGEMM 的性能研究

李佳佳; 李兴建; 谭光明
Subjects: Computer Science >> Computer Software

本文报道了我们在CPU/ATI GPU 混合体系结构上优化双精度矩阵乘法（DGEMM）的工作。在真实应用中， CPU 与图形处理器（GPU）之间的数据传输是影响性能的关键因素。由于软件流水可以降低数据传输开销，我们提出了三种软件流水算法，分别是双缓存（Double Buffering）、数据重用（Data Reuse）和数据存储优化（Data Placement）。在AMD 公司的图形处理器（GPU）ATI HD5970 上，优化后DGEMM性能达到758 GFLOP/s，对应效率为82%，是ACML-GPU v1.1 性能的两倍。在Intel Westmere EP 和ATIHD5970 组成的异构系统上，性能达到844 GFLOP/s，效率为80%。我们进一步考察了多个CPU 和多个GPU上DGEMM 的扩展性，详细分析了体系结构方面的影响因素。分析表明，PCIe 总线和内存总线的竞争是异构系统上程序性能降低的重要影响因素。

submitted time 2016-06-08 Hits2461， Downloads1745， Comment 0

7. chinaXiv:201605.00591 [pdf]

一种低开销软硬件混合的细粒度内存

陈荔城; 崔泽汉; 包云岗; 陈明宇; 黄永兵; 谭光明
Subjects: Computer Science >> Computer Application Technology

内存行为分析是进行内存系统调度、体系结构及应用访存性能等优化的基础，而细粒度的内存行为 分析能够标识内存系统性能瓶颈的源头，并为优化提供丰富的语义信息。常用的内存行为分析手段包括插 桩、模拟器、硬件计数器等，但它们分别存在开销大，准确性不足，无法提供详细信息等问题。本文提出 了一种软硬件混合的细粒度内存行为分析方法，能够对程序的完整访存序列进行函数级和对象级分析。硬 件方面使用HMTT 卡监控系统访存请求，软件方面采用二进制插桩方式来获取函数入口、出口信息，通过 导出内核页表及对象内存分配信息来得到每个对象的内存空间信息。实验结果表明，本文提出的方法能够 以较低的开销，准确地获取真实系统上的函数及对象级的访存序列。

submitted time 2016-05-04 Hits2173， Downloads1366， Comment 0