Projektaktivitäten – Zusammenfassung

  • Definition des GASPI Standards eines PGAS-API; Sicherstellung der Interoperabilität mit MPI.
  • Entwicklung einer hochperformanten Bibliothek zur einseitigen und asynchronen Kommunikation auf der Basis des Fraunhofer PGAS-API.  
  • Bereitstellung einer hochportablen und quelloffenen GASPI-Implementierung.
  • Anpassung und Weiterentwicklung der Vampir Performance-Analyse Suite.
  • Bereitstellung von effizienten numerischen Bibliotheken für dünn- und dichtbesetzte lineare Algebra und High-Level Lösern.
  • Portierung von komplexen, industrienahen Anwendungen.
  • Evaluierung, Benchmarking und Performance-Analyse.
  • Verbreitung, Bildung von Usergroups, Training und Workshops.

Hintergrund und Motivation

Die Entwicklung von paralleler Software erfolgt heute hauptsächlich basierend auf dem MPI Standard, der 1994 etabliert wurde und seither die Entwicklung dominiert hat. Bei der Anpassung von paralleler Software an die aktuelle Hardwareentwicklung, die im Wesentlichen von höheren Core-Zahlen pro CPU und heterogenen Systemen dominiert wird, zeigen sich wesentliche Schwächen von MPI, die einer Skalierbarkeit von Anwendungen auf heterogenen Multicore-Systemen entgegen stehen. Verursacht durch die Hardware-Entwicklung und der Zielsetzung einer Skalierbarkeit zu immer höheren CPU-Zahlen ergeben sich neue Anforderungen an Programmiermodelle in Bezug auf ein flexibles Threadmodell, asynchrone Kommunikation sowie den Umgang mit Speichersubsystemen unterschiedlicher Bandbreite und Latenz. Diese auch als „Multicore Challenge“ betitelte Herausforderung an die Softwareindustrie stimuliert die Entwicklung neuer Programmiermodelle und Programmiersprachen und führt zu neuen Herausforderungen an die mathematische Modellierung, die Algorithmen sowie deren Umsetzung in Software.

Der PGAS (Partitioned Global Address Space) Ansatz bietet dem Entwickler dabei einen abstrakten gemeinsamen Adressraum, der die Programmierung erleichtert. Gleichzeitig bietet dieser Ansatz Datenlokalität, ein Thread-basiertes Programmiermodell und ein asynchrones Kommunikationsmodell. Ziel des GASPI Projektes ist es aus dem PGAS-API des Fraunhofer ITWM ein für die breite HPC-Community geeignetes Programmierwerkzeug zu entwickeln und durch die Definition eines Standards eine verlässliche Basis für zukünftige Entwicklungen zu schaffen. Weiterhin soll eine Implementierung des Standards als hochportable OpenSource-Bibliothek erfolgen. Der Standard wird auch Schnittstellen zur Performance Analyse definieren, wofür im Projekt Werkzeuge entwickelt werden. Die Evaluierung der Bibliotheken erfolgt durch die parallele Neuimplementierung industrieller Anwendungen bis zur Produktionsreife.

Förderprogramm: IKT 2020 - Forschung für Innovationen

Förderschwerpunkt: HPC Software für skalierbare Parallelrechner

Förderkennzeichen: 01IH11007A

Fördervolumen: 2 Mio. Euro

Laufzeit: 01.06.2011 bis 31.05.2014

Koordinator:
Dr. Christian Simmendinger
T-Systems SfR
Pfaffenwaldring 38-40
70569 Stuttgart
christian.simmendinger@t-systems.com 

Projektpartner:
Fraunhofer Gesellschaft e.V.
   Fraunhofer ITWM
   Fraunhofer SCAI
T-Systems Solutions for Research GmbH 
Forschungszentrum Jülich
Karlsruher Institut für Technologie
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
   Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik 
   Institut für Antriebstechnik
Technische Universität Dresden
   Zentrum für Informationsdienste und 
   Hochleistungsrechnen (ZIH)
Deutscher Wetterdienst
scapos AG
Ruprecht Karls Universität Heidelberg
   Engineering Mathematics
    and Computing Lab (EMCL)