第条

MPI程序中通信相位的自适应、透明频率和电压缩放

作者:

Min Yeol公司林,

文森特·W。弗里赫、和

大卫·K·。洛温塔尔作者信息和声明

SC'06：2006年ACM/IEEE超级计算会议记录

2006年11月

页107-锿

https://doi.org/10.1145/1188455.1188567

出版:2006年11月11日出版历史

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摘要

尽管高性能计算的用户对原始性能最感兴趣，但能源和功耗已成为关键问题。一些微处理器允许频率和电压缩放，这使系统能够在CPU不在关键路径上时降低CPU性能和功耗。当正确引导时，这种动态频率和电压缩放可以产生显著的能量节约，而性能损失很小。本文介绍了一个MPI运行时系统，该系统在MPI程序的通信阶段动态降低CPU性能。它动态地识别这些阶段，并在不进行分析或培训的情况下选择CPU频率，以最小化能量延迟产品。所有分析以及随后的频率和电压缩放都在MPI中，因此对应用程序完全透明。这意味着大量现有的MPI程序以及正在开发的新程序可以使用我们的系统，而无需修改。结果表明，与NAS基准测试套件相比，能量延迟产品的平均减少量为10%，平均能量减少量为12%，而平均执行时间仅增加了2.1%。

工具书类

[1]

N.D.Adiga等人。BlueGene/L超级计算机概述。《超级计算》，2002年11月。]]

数字图书馆

[2]

ASCI紫色基准套房。http://www.llnl.gov/asci/platiormstpurple/rfp/benchmarks/。]]

[3]

D.Bailey、J.Barton、T.Lasinski和H.Simon。NAS并行基准测试。RNR-91-002，NASA艾姆斯研究中心，1991年8月。]]

[4]

Ali Raza Butt、Chris Gniady和Y.Charlie Hu。内核预取对缓冲区缓存替换算法的性能影响。在SIGMETRICS中，第157-168页，2005年。]]

数字图书馆

[5]

K.W.Cameron、X.Feng和R.Ge。性能受限的分布式dvs调度，用于在电源软件集群上的科学应用。《超级计算》，2005年11月。]]

数字图书馆

[6]

恩里克·卡雷拉（Enrique V.Carrera）、爱德华多·皮涅罗（Eduardo Pinheiro）和里卡多·比安奇尼（Ricardo Bianchini）。节省网络服务器中的磁盘能量。在2003年6月举行的国际超级计算会议上。]]

数字图书馆

[7]

杰弗里·蔡斯（Jeffrey S.Chase）、达雷尔·安德森（Darrell C.Anderson）、普拉奇·N·塔卡（Prachi N.Thakar）、阿明·瓦达特（Amin Vahdat）和罗纳德·多伊尔（Ronald P.Doyle）。管理托管中心的能源和服务器资源。在2001年操作系统原理研讨会上。]]

数字图书馆

[8]

陈桂林、康拉德·马尔科夫斯基、马赫穆特·坎德米尔和帕德马·拉加万。通过性能限制降低并行稀疏应用程序的功耗。2005年4月，在Power-Aware Computing高性能研讨会上。]]

[9]

A.Dhodapkar和J.Smith。比较相位检测技术。在2003年12月举行的国际微体系结构研讨会上，第217至227页。]]

数字图书馆

[10]

Elmootazbellah Elnozahy、Michael Kistler和Ramakrishnan Rajamony。web服务器的节能政策。2003年Usenix互联网技术和系统研讨会。]]

数字图书馆

[11]

E.N.（Mootaz）Elnozahy、Michael Kistler和Ramakrishnan Rajamony。能效高的服务器集群。2002年2月，移动计算系统和应用研讨会。]]

[12]

Mark E.女性。数据中心的非均匀功率分布可安全地实现电路容量和广播吞吐量的过度规划。北卡罗来纳州立大学硕士论文，罗利，NC，2005年5月。]]

[13]

Vincent W.Freeh、David K.Lowenthal、Feng Pan和Nandani Kappiah。在功率可扩展集群上的MPI程序中使用多能源设备。《并行编程原理与实践》，2005年6月。]]

数字图书馆

[14]

Vincent W.Freeh、David K.Lowenthal、Rob Springer、Feng Pan和Nandani Kappiah。探索功率可扩展集群上MPI程序中的能量-时间权衡。在2005年4月举行的国际并行和分布式处理研讨会上。]]

数字图书馆

[15]

Chris Gniady、Ali Raza Butt和Y.Charlie Hu。缓冲区缓存中基于程序计数器的模式分类。在OSDI中，第395--408页，2004年。]]

数字图书馆

[16]

Chris Gniady、Y.Charlie Hu和Yung-xiang Lu。基于程序计数器的动态电源管理技术。在HPCA中，第24-35页，2004年。]]

数字图书馆

[17]

理查德·戈林。当前的物理设计工具不足。《EE时报》，2000年4月14日。]]

[18]

徐忠兴和冯武春。用于高性能计算的电源软件运行时系统。《超级计算》，2005年11月。]]

数字图书馆

[19]

徐忠兴和冯武。通过CPU边界检测实现有效的动态电压缩放。2004年12月，IEEE/ACM第四次Power-Aware计算系统研讨会。]]

[20]

M.Huang、J.Renau和J.Torelas。处理器的位置适应：应用于节能。2003年6月，在计算机体系结构国际研讨会上。]]

数字图书馆

[21]

Nandani Kappiah、Vincent W.Freeh和David K.Lowenthal。实时动态电压缩放：利用节点间松弛来节省MPI程序中的能量。《超级计算》，2005年11月。]]

数字图书馆

[22]

查尔斯·勒弗基、卡西姆·拉贾马尼、弗里曼·劳森、韦斯·费尔特、迈克尔·基斯特勒和汤姆·W·凯勒。商用服务器的能量管理。IEEE Computer，第39-48页，2003年12月。]]

数字图书馆

[23]

Athanasios E.Papathanasiou和Michael L.Scott。通过突发性提高能源效率。2003年10月，在移动计算系统和应用研讨会上。]]

[24]

爱德华多·皮涅罗（Eduardo Pinheiro）、里卡多·比安奇尼（Ricardo Bianchini）、恩里克·V·卡雷拉（Enrique V.Carrera）和塔利弗·希思（Taliver Heath）。基于集群的系统中的功率和性能负载平衡和不平衡。在2001年9月举行的低功耗编译器和操作系统研讨会上。]]

[25]

罗尔夫·拉本塞夫纳。使用硬件性能计数器自动评测MPI应用程序。在PVM/MPI中，第35-42页，1999年。]]

数字图书馆

[26]

Vivek Sharma、Arun Thomas、Tarek Abdelzaher和Kevin Skadron。web服务器中的Power-aware QoS管理。在2003年12月于墨西哥坎昆举行的IEEE实时系统研讨会上。]]

数字图书馆

[27]

蒂莫西·舍伍德（Timothy Sherwood）、埃雷斯·佩雷尔曼（Erez Perelman）、格雷格·哈默利（Greg Hamerly）和布拉德·考尔德（Brad Calder）。自动描述大规模程序行为。《编程语言和操作系统的体系结构支持》，2002年10月。]]

数字图书馆

[28]

罗伯特·斯普林格四世（Robert C.Springer IV）、戴维·洛文塔尔（David K.Lowenthal）、巴里·朗特里（Barry Rountree）和文森特·弗里（Vincent W.Freeh）。在能量受限、功率可扩展的集群上最小化MPI程序的执行时间。在2006年3月举行的ACM并行编程原理与实践研讨会上。]]

数字图书馆

[29]

M.Warren、E.Weigle和W.Feng。高密度计算：每立方米240节点beowulf。《超级计算》，2002年11月。]]

数字图书馆

[30]

朱庆波（Qingbo Zhu）、弗朗西斯·戴维（Francis M.David）、克里斯托·德瓦拉吉（Christo Devaraj）、李振民（Zhenmin Li）、周媛媛（Yuanyuan Zhou）和曹培（Pei Ca。使用电源软件缓存管理降低磁盘存储的能耗。《高性能计算机体系结构》，2004年2月。]]

数字图书馆

引用人

丹尼斯AJeannot E公司Swartvagher P公司(2021)分布式HPC系统中通信和计算之间的干扰第50届并行处理国际会议记录10.1145/3472456.3473516(1-11)在线发布日期：2021年8月9日
https://dl.acm.org/doi/10.1145/3472456.3473516
Cudennec L公司(2020)能效自适应消息传递轮询：在异构计算资源上的软件分布式共享内存中的应用并行与计算：实践与经验10.1002/cpe.596032:24在线发布日期：2020年8月12日
https://doi.org/10.1002/cpe.5960
Sundriyal五世Sosonkina M系列韦斯特海默B(2019)不同存储技术的频率缩放效率比较高性能计算研讨会论文集10.5555/3338075.3338086(1-10)在线发布日期：2019-04-29
https://dl.acm.org/doi/10.5555/3338075.3338086
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MPI程序中通信相位的自适应、透明频率和电压缩放

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SC'06：2006年ACM/IEEE超级计算会议记录

2006年11月

746页

国际标准图书编号：0769527000

内政部：10.1145/1188455

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芭芭拉·霍纳-米勒
北极地区超级计算中心

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SIGARCH:ACM计算机体系结构特别兴趣小组
IEEE-CS：计算机社会

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出版：2006年11月11日

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会议

SC'06年

赞助商：

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SC’06：高性能计算、网络、存储和分析国际会议

2006年11月11日至17日

佛罗里达州坦帕

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https://dl.acm.org/doi/10.1145/3472456.3473516
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https://doi.org/10.1002/cpe.5960
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https://dl.acm.org/doi/101109/SC2018.00020网址
Sundriyal五世犯规ESosonkina M系列温德斯T(2017)基于应用和自动节能策略对NWChem的效果评估第25届高性能计算研讨会论文集10.5555/3108096.3108112(1-12)在线发布日期：2017年4月23日
https://dl.acm.org/doi/10.5555/3108096.3108112
(2017)并行应用程序的运行时电源节能方案国际高性能系统体系结构杂志10.1504/IJHPSA.2017.0914837:3(129-139)在线发布日期：2017年1月1日
https://dl.acm.org/doi/10.1504/IJHPSA.2017.91483
金C德苏宾斯基B艾布拉姆森D波克逊H德罗斯L晚餐MEndrei M公司杰西普·E(2017)提高并行计算能量效率的软件方法综述国际高性能计算应用杂志10.1177/109434201666547131:6(517-549)在线发布日期：2017年11月1日
https://dl.acm.org/doi/10.1177/10943420665471
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