高性能共轭梯度基准测试 - 上海超级计算中心.pdfVIP

8 《高性能计算发展与应用》 2013年第四期 总第四十五期 高性能共轭梯度基准测试1 ——新的高性能计算机排名基准  Jack Dongarra田纳西大学 美国  Michael A.Heroux圣地亚国家实验室  徐 磊[译]上海超级计算中心 上海201203 lxu@ 摘要： [1] HPL（High Performance Linpack）作为超级计算机TOP 500排名的基准测试程序，已经被 大家所熟知。但是，随着一大批各种类型的科学与工程应用的涌现，HPL已经不能作为这些应 用的代表来对高性能计算系统的性能进行测量。 在这篇文章中，我们描述了一种新的高性能共轭梯度（ Gradient，HPCG）基准测试程序。HPCG所使用的计算及数据访问模式相比HPL更具代表性， 它与实际的应用程序之间的相关性更强，HPCG可以用来指导高性能系统的设计与实现，从而 提升实际应用在高性能计算系统中的性能。 1.简介 应用相比HPL，需要更高的带宽和更低的延迟，需要 HPL作为高性能计算系统排名基准测试程序，在 对内存进行大量的不规则的访问。事实上，在建造 HPC社区已经经过了广泛而持久的研讨，并得到了大 HPC系统时，如果单纯的以提高HPL性能为目标，极 家的认可。在上世纪90年代初，使用HPL能够很好的 有可能增加多余的部件，或者提高系统复杂度的同 预测实际的应用在HPC系统上的性能表现，计算机硬 时，而实际应用性能却不佳。 件厂商也以提高HPL的性能为目标来设计HPC系统， 在可以预见的将来，HPL与实际应用程序之间的 在HPC系统上提高HPL性能的同时，应用程序的性能 差别会越来越大。HPL性能达到百亿亿次(1 Exaflop/s) 也得到了提升。 的HPC系统对我们实际的应用程序已经失去了吸引 当前，HPL对HPC行业的发展依然具有很高的 力。如果不对我们的系统设计目标进行调整，那么 价值，使用它能够对高性能计算系统的发展做出预 将来HPL性能表现突出的系统将不能和我们实际的应 测，能够对高性能计算系统进行压力测试，这些作 用程序的需求相匹配。所以，我们需要新的评价系 用尤其是对推动HPC技术发展的、具有领导地位的 统性能的基准测试程序，来指导系统的建造，同时 HPC系统尤为重要。更进一步讲，HPL已经成为外界 提高众多HPC应用的性能。 了解HPC社区重要的工具。在过去数十年的发展历程 中，HPC系统性能的迅猛提升已经让我们每一个人印 2. HPL与实际应用的相似性为何在降低？ 象深刻。 HPL使用高斯消去法求解大型稠密线性方程组， 但是随着高性能应用领域的不断扩展，HPL的计 算法的主要计算量为稠密矩阵相乘，我们称这种模 算模式已经和当前主要的应用程序的计算模式之间 式为类型1。HPL的数据主要是跨区段的访问，我 存在了较大的差异。使用HPL测试表现较好的系统，