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TIN2016-78919-R. Systèmes hétérogènes et calcul haute performance : programmabilité et efficacité énergétique (SHAPPEE)

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Ce projet s'inscrit dans le domaine du calcul haute performance (HPC), et plus précisément dans celui des nouvelles architectures utilisées dans les supercalculateurs et les appareils mobiles (smartphones, tablettes, etc.), et de leur optimisation en termes de programmabilité et d'efficacité énergétique. Les architectures informatiques modernes sont de plus en plus complexes, les concepteurs devant composer avec les contraintes imposées par la technologie des appareils électroniques. Les plateformes hétérogènes et évolutives, rendues possibles par la combinaison d'architectures multicœurs et d'accélérateurs matériels (par exemple, les GPU), apparaissent clairement comme des alternatives d'avenir. Cependant, cette tendance à l'évolutivité architecturale se fait au détriment de la portabilité, de la productivité et de la consommation énergétique. L'utilisation efficace de ces plateformes implique le recours à différents modèles de programmation (par exemple, MPI, OpenMP, OpenACC, SYCL, OpenCL, CUDA, RenderScript, etc.), tout en reconnaissant que les outils disponibles pour analyser la consommation énergétique des applications critiques restent rudimentaires, et qu'il existe un manque notable de normes. Actuellement, la communauté CAP reformule la conception du modèle de programmation conjointe afin de relever ce défi. Parallèlement, les fabricants d'ordinateurs contribuent en fournissant des composants matériels pour faciliter l'analyse et le suivi de la consommation énergétique. Ce projet vise à résoudre les problèmes inhérents à ce nouveau contexte. Nous analyserons les nouvelles spécifications et normes émergentes susceptibles d'améliorer la programmabilité et la portabilité du code généré. Nous étudierons les problèmes liés à la consommation énergétique et au manque d'outils et de normes pour son analyse. Nos objectifs généraux sont les suivants : a) Développement de propositions et de modèles de programmation facilitant la programmabilité dans des environnements hétérogènes et leur application à des applications d'intérêt scientifique ou productif. b) Analyse, conception et construction d'outils permettant l'étude, le suivi et la construction de modèles analytiques de la consommation énergétique des applications utilisant des systèmes hétérogènes. Conceptuellement, les appareils mobiles possèdent une architecture aux caractéristiques similaires à celle d'un supercalculateur : des systèmes hétérogènes combinant des processeurs multicœurs et un type de GPU. De ce fait, les problèmes de programmabilité, de portabilité et de consommation énergétique sont communs aux deux. Cependant, les limitations inhérentes aux appareils mobiles empêchent le transfert direct des solutions trouvées d'un supercalculateur à un appareil mobile. Nous entendons aborder ces deux types de contextes, ce qui implique la recherche et l'expérimentation de solutions à un large éventail de défis qui, à ce jour, n'ont pas été résolus de manière satisfaisante.

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Ce projet s'inscrit dans le domaine du calcul haute performance (HPC), et plus précisément dans celui des architectures émergentes utilisées aussi bien dans les supercalculateurs que dans les appareils mobiles (smartphones, tablettes, etc.). Il s'intéresse également à l'exploitation de ces architectures en termes de programmabilité et d'efficacité énergétique. Les architectures des ordinateurs modernes sont devenues plus complexes, leurs concepteurs s'efforçant de répondre aux contraintes technologiques des appareils électroniques. Les plateformes hétérogènes et évolutives, rendues possibles par la combinaison d'architectures multicœurs et d'accélérateurs graphiques (GPU), apparaissent clairement comme une alternative d'avenir. Cependant, cette évolution se fait au détriment de la portabilité, de la productivité et de la consommation énergétique. L'utilisation efficace de ces plateformes implique la gestion de plusieurs modèles de programmation différents (MPI, OpenMP, OpenACC, OpenCL, SYCL, CUDA, RenderScript, etc.), alors même que les outils d'analyse de la consommation énergétique des applications critiques restent rudimentaires. Le tout dans un contexte de faible standardisation. Actuellement, la communauté du calcul haute performance (HPC) repense l'ensemble du modèle de programmation afin de relever ce défi. Parallèlement, les fabricants d'ordinateurs fourniraient des composants matériels permettant l'analyse et le suivi de la consommation énergétique. Ce projet vise à traiter les problèmes soulevés par ce nouveau contexte. Nous analyserons les nouvelles spécifications et normes susceptibles d'atténuer les problèmes liés à la programmabilité et à la portabilité du code généré. Nous étudierons les problèmes découlant de la consommation énergétique et de l'absence d'outils standardisés pour son analyse. Nos objectifs généraux sont les suivants : a) Élaborer des propositions et des modèles de programmation pour faciliter la programmabilité dans les systèmes hétérogènes et les appliquer à des problèmes scientifiques ou issus du secteur productif. b) Analyser, concevoir et construire des outils permettant d'étudier, de suivre et de construire des modèles analytiques de la consommation énergétique des applications utilisant des systèmes hétérogènes. Conceptuellement, les appareils mobiles possèdent une architecture aux caractéristiques similaires à celles d'un supercalculateur : un système hétérogène combinant des processeurs multicœurs et un GPU. De ce fait, les problèmes liés à la programmabilité, à la portabilité et à la consommation énergétique se posent également. Cependant, les contraintes propres aux appareils mobiles empêchent l'application directe des solutions développées pour les supercalculateurs. Nous souhaitons explorer ces deux contextes, ce qui implique la recherche et l'expérimentation de solutions pour un large éventail de défis encore non résolus.

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Chercheur à l'Université de La Laguna

  • Information
  • Catégorie: National
  • Programme: Défis
  • Date de début: 30/12/2016
  • Date de fin : 29/12/2019