Till innehåll på sidan
Till KTH:s startsida

Leveraging Intermediate Representations for High-Performance Portable Discrete Fourier Transform Frameworks

with Application to Molecular Dynamics

Tid: Fr 2023-06-09 kl 14.00

Plats: VIC-studion, Lindstedtsvägen 5, Stockholm

Språk: Engelska

Licentiand: Måns Andersson , Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST)

Granskare: Hartwig Anzt, University of Tennessee

Huvudhandledare: Stefano Markidis, Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST); Artur Podobas, Programvaruteknik och datorsystem, SCS; Niclas Jansson, Parallelldatorcentrum, PDC; Ivy Bo Peng, Parallelldatorcentrum, PDC, Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST)

Exportera till kalender

QC 20230522

Abstract

Den diskreta Fouriertransformen och dess snabba implementeringar är viktiga för vetenskap och ingenjörskonst. Den har tillämningar i ämnen som singnal behnadling, lösning av partiella diffrentialekvationer och många andra ämnen inom vetenskapliga beräkningar. En växande trend inom ämnet är heterogena datorer där acceleratorer som är specialicerade till vissa beräkningar kan användas som stöd för traditionella processorer. Detta leder till problem med portabilitet, prestanda och produktivitet. 

Avhandligen inleds med att beskriva diskret Fouriertransform och ett ramverk för faktorisering till glesa strukturerade matriser som tillsammans representerar snabb Fouriertransform (FFT, Eng.) och som kan användas för att uttrycka parallelism i algorithmerna. För att motivera arbete med FFT i vetenskapliga beräkningar så utväreras den parallela prestandan av GROMACS: en kod för simulering av Molekyldynmik. GROMACS använder en tredimensionell diskret Fouriertransform för att finna den elektrostatiska potentialen med hjälp av Particle-Mesh Ewald-tekniken. 

De följande två artiklarna presenterar två olika ramverk för att utnyttja mellankod (IR Eng.) och kompilatorteknik, för utvecklandet av  snabb och portabel kod. Den andra artikeln beskriver arbetet att utveckla ett domänspecifikt språk baserat på Multi-Level Intermediate Representation för design av snabba Fouriertransformer baserat på matrisfaktorisering. Den sista artikeln undersöker och optimerar en viktig komponent för matrisfaktorisering av diskreta Fouriertransformen: att beräkna flera små diskreta Fouriertransformer parallelt. Detta är gjort med DaCe som är ramverk för data-centrisk programmering som använder en mellankod kallad SDFG. I artikeln utvärderas strategier för data format av komplexa tal för prestanda och portabilitet, och visar att en abstraktion med hjälp av SDFG kan motiveras. 

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-326223