GPU-Unterstützung in der Bibliotheksentwicklung

Abstract

Grafikprozessoren (GPUs) bilden im wissenschaftlichen Hochleistungsrechnen mittlerweile eine nicht mehr wegzudenkende Komponente bei hochparallelen Berechnungen. Konsequenterweise ist die im DLR e.V. entwickelte, speziell auf die Bedürfnisse der Luft- und Raumfahrt zugeschnittene C++-Bibliothek "Spliss" (sparse linear system solver) zur Lösung linearer Gleichungssysteme von Anfang an auf GPU-Unterstützung ausgelegt worden. Inzwischen ist Spliss bereits in Version 2 verfügbar und wird in einer Vielzahl von DLR-internen Strömungslösern und anverwandter Software eingesetzt. Der Vortrag richtet seinen Fokus auf die Integration der GPU-Unterstützung in diese Bibliothek. Wir beschreiben, wie das Alpaka-Framework das Schreiben geräte-unabhängigen Codes unterstützt und auch, an welche Grenzen wir dabei gestossen sind. Weiterhin zeigen wir die Einbindung von Technologien wie Multi-GPU-Unterstützung oder CUDA-aware MPI und deren Effekte auf die Recheneffizienz. Schlussendlich erläutern wir unseren Weg, den Nutzern eine möglichst transparente GPU-Unterstützung zu bieten, so dass diese bei der Einbindung von Spliss keine GPU-spezifischen Anpassungen an ihren Anwendungen oder Toolchains vornehmen müssen.