Rumo à portabilidade de aplicações HPC via C++ PSTL: a avaliação do código Gaia AVU-GSR

Resumo A capacidade computacional necessária para processar os dados gerados em experimentos científicos modernos está se aproximando de ExaFLOPs. Atualmente, alcançar tais desempenhos só é viável através de supercomputadores acelerados por GPU. Diferentes linguagens foram desenvolvidas para programar GPUs em diferentes níveis de abstração. Tipicamente, quanto mais abstratas as linguagens, mais portáveis são entre diferentes GPUs. No entanto, quanto menos abstratas e co-desenhadas com o hardware, maior é o espaço para otimização do código e, eventualmente, maior o desempenho. No contexto de HPC, portabilidade e desempenho são uma dicotomia bastante tradicional. A atual Biblioteca de Modelos de Padrão Paralelo em C++ (PSTL) tem o potencial de ir além dessa dicotomia. Neste trabalho, analisamos os principais benefícios e limitações de desempenho do PSTL utilizando como caso de uso o resolvedor paralelo da Unidade de Verificação Astrométrica Gaia-Global Sphere Reconstruction desenvolvido pela missão Gaia da Agência Espacial Europeia. O código tem como objetivo encontrar os parâmetros astrométricos de 10⁸ ∼ 10 8 estrelas na Via Láctea, resolvendo iterativamente um sistema linear de equações com o algoritmo LSQR, originalmente portado para GPU com a linguagem CUDA. Mostramos que o desempenho obtido com a versão PSTL, que é intrinsecamente mais portátil que a CUDA, é comparável ao da CUDA na arquitetura de GPU da NVIDIA.