Despliegue de OpenMP en Exascale utilizando Intel® GPU Max 1550: evaluación del solucionador compresible STREAmS

Resumen Casi 20 años después del nacimiento de la computación GPU de propósito general, el panorama de HPC está ahora dominado por las GPUs. Después de años de dominio indiscutido por NVIDIA, nuevos actores han entrado en la arena de manera convincente, a saber, AMD y más recientemente Intel, cuyos dispositivos actualmente alimentan los dos primeros clústeres en el ranking Top500. Desafortunadamente, la portabilidad del código sigue siendo un problema importante, aún más con la presencia de diferentes proveedores, pero al mismo tiempo, la aparición de paradigmas estándar simplificados sugiere una perspectiva alentadora para los desarrolladores. En este trabajo, analizamos la portabilidad y el rendimiento de STREAmS, un código comunitario para dinámica de fluidos compresibles, en arquitecturas basadas en Intel® Data Center GPU Max 1550 (anteriormente llamado Ponte Vecchio o PVC). Primero, discutimos la portabilidad, basada en la funcionalidad de descarga del paradigma OpenMP 5.x, y en particular utilizando un enfoque híbrido de directivas/APIs que se integra suavemente en el ecosistema de software multi-backend de STREAmS-2. En segundo lugar, analizamos el rendimiento del código en dos clústeres de referencia alimentados por PVC, incluyendo el clúster exascale Aurora. El rendimiento se evalúa en los diferentes niveles de paralelismo involucrados, es decir, el paralelismo intrínseco del tile de PVC, el paralelismo inter-tile dentro de la configuración de GPU, entre las GPUs dentro del nodo, y entre los nodos dentro del clúster. El análisis muestra que aunque la complejidad de implementación de la portabilidad de OpenMP es limitada, es necesario seguir algunas pautas importantes para lograr un rendimiento satisfactorio. La GPU PVC muestra aproximadamente un 40% más de rendimiento que las GPUs NVIDIA A100 o AMD MI250X, que sin embargo fueron lanzadas aproximadamente 3 años antes. Tanto la escalabilidad intra-nodo como inter-nodo muestran buenos resultados. En general, la introducción de PVC en el panorama de computación HPC con GPU representa un paso positivo hacia la diversificación y competitividad en el sector.