GPU卓越中心

巴塞羅那超級計算中心和加泰羅尼亞理工大學的GPU COE

從2005年開始，巴塞羅那超級計算中心（BSC）與加泰羅尼亞理工 大學（Universitat Politecnica de Catalunya）（UPC）是西班 牙國家超級計算機基金會，管理著一座裝修過的老教堂式建筑中 獨一無二的超級計算機MareNostrum。這個西班牙的多學科超級計 算中心是由實際科學和創(chuàng)新部（MICINN），加泰羅尼亞地方政府 經(jīng)濟和知識部和加泰羅尼亞理工大學組成的財團建立 的.Barcelona Tech UPC），由Mateo Valero教授領導。它的使命 是研究，開發(fā)和管理超級計算硬件和軟件技術(shù)，以促進科學進步，特別強調(diào)計算機科學，生命科學，地球科學和計算科學與工程 應用等研究領域。在這種多學科方法的背景下，

2011年，BSC因其在計算和應用領域的貢獻和研究議程而被公認為”SeveroOchoa卓越中心”。在Severo Ochoa項目的第一版中，科 學與創(chuàng)新部選擇了西班牙的8個研究中心和單位，在各自領域名列 世界前列。

NVIDIA和BSC于2008年4月開始合作，由David Kirk在巴塞羅那舉 辦的“NVIDIA CUDA軟件和GPU并行計算”上首次發(fā)布會議。BSC于 2010年成為西班牙首個NVIDIA GPU研究中心，Mateo Valero為PI，Nacho Navarro教授為該中心的董事總經(jīng)理。除了積極的研究計 劃和許多高度重視的出版物之外，GPU研究中心還認可了BSC在 CUDA教育方面的努力，并著重于（PUMPS）夏季學�！熬幊毯驼{(diào)整 大規(guī)模并行系統(tǒng)”的第二版。Nacho Navarro教授與伊利諾斯大學 HiPEAC NOE和NVIDIA聯(lián)合主辦了NVIDIA的杰出教員David B. Kirk 博士和伊利諾伊大學的Wen-mei Hwu教授。

作為GPU的卓越中心，BSC將利用GPU提供的GPU計算設備和資助，支持越來越多的研究和學術(shù)計劃。未來三年，BSC和UPC計劃使用 CUDA構(gòu)建并行編程教育計劃，為GPU提供一個集群感知編程環(huán)境，通過GMAC優(yōu)化多GPU運行時管理，支持GPU加速，基于StarSs的編 程模型及其OmpSs的實現(xiàn)，并構(gòu)建一個新的基于GPU的集群原型系 統(tǒng)，以探索低功耗GPU集群作為高性能平臺的潛力。BSC將關(guān)注 第一個應用將是復雜幾何體上的等離子體3D模擬，心臟模擬器和 地震成像中的彈性波。

關(guān)于PI

Mateo Valero 于1974年獲得馬德里科技大學（UPM）的電信工程 學位，并獲得博士學位。在加泰羅尼亞理工大學（UPC）從事電信 業(yè)務。自1974年以來，他是巴塞羅那UPC計算機體系結(jié)構(gòu)系教授，自1983年以來，他是正教授。他的研究興趣集中在高性能架構(gòu)上。他發(fā)表了近600篇論文，曾組織300多次國際會議，并發(fā)表過400 多次的會談。他是巴塞羅那超級計算中心的主任，西班牙國家超 級計算機設施。

瓦萊羅博士曾獲得多個獎項。其中，IEEE和ACM的Eckert-Mauchly 獎，IEEE Harry Harry Goode，兩項西班牙國家獎，承認IT技術(shù) 研究的“Julio Rey牧師”和承認工程研究的“Leonardo Torres Quevedo”由西班牙國王和西班牙國王提出由西班牙女王提出的瓦 倫西亞總理的研究報告，由西班牙科學和技術(shù)部提交。他被查爾 姆斯大學，貝爾格萊德大學，西班牙拉斯帕爾馬大學和西班牙薩 拉戈薩大學以及墨西哥韋拉克魯斯大學授予榮譽博士學位。名 人堂”被選為歐洲最受歡迎的IT研究人員之一，在1983 - 2008年 期間。

1994年12月，瓦萊羅教授成為西班牙皇家工程院的創(chuàng)始成員之一。2005年，他被選為西班牙皇家科學院院士，2006年，西班牙皇 家醫(yī)學院院士，“歐洲學院”成員，“歐洲學院”成員。他是 IEEE的資深會員，ACM研究員和英特爾杰出研究員。1998年，他獲 得了家鄉(xiāng)Alfamén（西班牙薩拉戈薩）的“最愛兒子”獎，2006年，他的家鄉(xiāng)以他的公立學院命名。

托瑞赫羅納 C /霍爾迪阿赫羅納，31周

Nexus II大廈 C /霍爾迪阿赫羅納，29

08034 Barcelona（西班牙）

聯(lián)系電話。（+34）93 413 7***

傳真（+34）93 413 7***

電子郵件：info**[ta]**.es

馬里奧阿科斯塔

職位：博士后研究員

電子郵件：mario.acosta**[ta]**.es

電話：+34 93413***

地點：Nexus II - Planta 1 C / Jordi Girona，29 巴塞羅那 0***

聯(lián)合研究中心

我們與行業(yè)，特別是與信息技術(shù)和能源領域的領先公司有著強大 的合作關(guān)系。與其他合作協(xié)議一起，這些伙伴關(guān)系導致了與IBM，Intel，Microsoft，Nvidia和Repsol等公司建立了聯(lián)合研究中心，BSC與BSC保持著穩(wěn)定的合作關(guān)系，這也是我們中心的另一個主 要收入***

深度學習中心，BSC和IBM的倡議

在剛果愛國聯(lián)盟的框架內(nèi)，從2005年開始的聯(lián)合研究。研究主要 集中在：改進和擴展深度學習系統(tǒng)認知能力的算法; 以數(shù)據(jù)為中 心的系統(tǒng)，包括架構(gòu)，運行時系統(tǒng)和編程環(huán)境; 和深度學習應用 程序。

BSC和IBM

IBM和巴塞羅那超級計算中心（BSC）之間的合作可以追溯到2000 年，自那時以來已經(jīng)實現(xiàn)了許多里程碑，比如MareNostum的安裝，以及2005年正式創(chuàng)建巴塞羅那超級計算中心，最近的創(chuàng)建BSC和 IBM之間的超級計算技術(shù)中心。IBM Research和巴塞羅那超級計算中心的研究人員之間的合作已經(jīng)在國際會議和期刊上產(chǎn)生了許多 項目，聯(lián)合開發(fā)和論文，并為兩個站點的硬件和軟件解決方案 進步作出了貢獻。未來幾年，隨著新的舉措和項目的開展，這種 關(guān)系將繼續(xù)下去。

2000-2004：CEPBA-IBM研究院（CIRI）

2004年：在世界500強名單中排名第一的MareNostrum首次在歐盟 安裝

2005年：正式創(chuàng)建巴塞羅那超級計算中心并開始活動

2005 - 2011年：研究合作協(xié)議 - BSC的IBM創(chuàng)新計劃

2006年：升級MareNostrum并建立西班牙超級計算機網(wǎng)絡（RES）

2007-2011年：研究合作活動的重點是MareIncognito項目

2012-2013：安裝MareNostrum III

BSC-IBM倡議2013-2015：超級計算技術(shù)中心

IBM - BSC成立以來的成功合作

在創(chuàng)建BSC之前，IBM和BSC有著14年的合作歷史，并且擁有強大 合作關(guān)系。協(xié)作歷史包括三個主要協(xié)議。第一個合作協(xié)議從2000 年到2004年。平衡計分卡成立于2005年，但合作伙伴包括IBM和巴 塞羅那歐洲并行中心（CEPBA）。CEPBA是隸屬于加泰羅尼亞理工 大學（UPC）的一個研究和超級計算中心，成為巴塞羅那超級計算中心的核心。這樣的合作協(xié)議被命名為CEPBA-IBM研究所（CIRI）。

我們的使命是通過信息技術(shù)研發(fā)為社區(qū)做出貢獻，其主要目標有 ：研發(fā)，支持外部研發(fā)，技術(shù)轉(zhuǎn)讓和教育。主要重點領域是：深 度計算（性能工具，并行編程，網(wǎng)格，代碼優(yōu)化），計算機體系 結(jié)構(gòu)（矢量和網(wǎng)絡處理器）和數(shù)據(jù)庫。

第二個合作協(xié)議從2005年到2011年，平衡計分卡創(chuàng)建后成立。協(xié) 作被命名為“BSC的IBM創(chuàng)新計劃”，并延續(xù)了6年，其目標如下：

建立BSC-CNS作為開放式Linux應用程序縮放的第一個歐洲中心

BSC和IBM在HPC和計算機體系結(jié)構(gòu)領域共同關(guān)心的基礎研究的協(xié)作 工作

合作開展應用程序縮放和基準測試，以最大限度地利用 MareNostrum并擴展其在商業(yè)領域的應用

BSC參與Power.org，以便更有效地推動基于Power Architecture? 技術(shù)的未來設計和標準

加強協(xié)作，加速技術(shù)進步

轉(zhuǎn)移協(xié)作活動的教育和技能輸出，以促進向BSC，IBM和IBM客戶 技術(shù)轉(zhuǎn)移

2007年，研究合作項目的重點是使BSC能夠研究新一代 Petascale超級計算機的設計和開發(fā)。該項目的代碼名稱是 MareIncognito。

合作協(xié)議

IBM-備用

這個合作協(xié)議是在2013年啟動的。這個名為超級計算技術(shù)中心 新合作是一個為期三年的合作協(xié)議，其主要目標如下：

為IBM產(chǎn)品，解決方案和服務在未來有價值的HPC進行BSC和IBM共 同利益的基礎研究

通過由獎學金和補助金支持的各種活動，將HPC的技能教育并傳授 給學術(shù)界，IBM和IBM的客戶完成，傳播和維護平衡計分卡高性能計算服務目錄，以在西班牙 和全球范圍內(nèi)開發(fā)符合IBM利益的符合BSC標準的功能

主要合作目標主要集中在建設下一代超級計算機的技術(shù)研究，智 慧城市領域的新技術(shù)和生物技術(shù)領域。兩個研究所都為合作活動 提供資源以實現(xiàn)這些目標。

IBM - BSC 超級計算技術(shù)中心項目（當前項目）

目前這兩個機構(gòu)之間正在進行一些積極的合作項目。請在下面找 到每一個的描述：

高性能的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫

該項目旨在探索使用藍色基因主動存儲（BGAS）體系結(jié)構(gòu)的高性 能內(nèi)存數(shù)據(jù)庫來加速現(xiàn)有工作負載。主動存儲以BGAS項目的原型 形式實現(xiàn)，可以顯著改變科學應用程序中的工作流程管理數(shù)據(jù) 方式：

在生物信息學領域，消除了使用平面文件來存儲數(shù)據(jù)和使數(shù)據(jù)流 水線更簡單的瓶頸

在數(shù)據(jù)分析領域，引入可在本地或遠程訪問的可擴展活動數(shù)據(jù)存 儲庫。

在這兩種情況下，基于BGAS原型中可用的大到全帶寬（以及對本 地固態(tài)存儲的相應帶寬），將結(jié)合非常大的數(shù)據(jù)管理問題研究并 提出新的算法和大規(guī)模數(shù)據(jù)管理問題的方法內(nèi)存存儲容量

用于HPC工作負載的軟件定義的環(huán)境

該項目將探索所謂的“軟件定義的環(huán)境（SDE）”對HPC工作負載 的適用性。該項目擴展了以前在事務性和數(shù)據(jù)分析工作負載方面 的工作，但擴展了HPC工作負載方面的工作。

以聲明的方式描述工作負載以捕捉其需求，并且資源抽象和管理 技術(shù)正在開發(fā)中，以便在SDE云環(huán)境中部署和優(yōu)化這些工作負載。通過使用特殊硬件（例如FPGA和GPU）和快速網(wǎng)絡互連在所有類型 的工作負載中越來越普遍，高性能計算HPC或者傳統(tǒng)上認為HPC不 被普遍認為是對SDE的需求。因此，相關(guān)的探索角度是HPC技術(shù)如 何影響現(xiàn)代工作負載，以及在SDE環(huán)境中如何使HPC體系結(jié)構(gòu)可用 于這些工作負載。將對資源抽象進行評估和開發(fā)，以實現(xiàn)HPC工作 負載的優(yōu)化部署。這些抽象將在OpenStack平臺中實現(xiàn)。

使用HPC工具進行認知深度學習

深度學習技術(shù)最近在視覺輸入方面實現(xiàn)了類似人類的感覺。這個 項目的目標是通過提取和探索深度學習網(wǎng)絡的內(nèi)部表示，讓其他 領域從這些能力中受益。在深度學習網(wǎng)絡中捕獲的知識是巨大的，其分析需要高性能計算（HPC）工具和基礎設施。處理數(shù)以千計 的，提取數(shù)百萬個定義每幅的特征，挖掘其圖案，是本 項目的主要任務之一，也是高效并行的。這個項目將使用 PyCOMPSs編程模型進行并行化，并在MareNostrum超級計算機中進 行評估。此外，還將探索各種知識表示解決方案，如稀疏向量和大規(guī)模圖。這些表示中的每一個將允許不同的利用算法，這可以產(chǎn)生不同 類型的推理（例如矢量算術(shù)，圖挖掘算法）。

異步算法的OmpSs

該項目旨在將IBM Research Zurich Lab的計算科學小組提供的一 組并行科學應用程序移植到OmpS / Nanos ++編程模型。該項目 目標是利用Blue Gene / Q平臺的特定H / W特性（例如但不限于 RDMA，事務存儲器）以及計算節(jié)點輕量級操作系統(tǒng)（CNK）的S / W特性。主要目標是減少OmpSs運行時間的開銷，最終完全實現(xiàn)預 取，或重疊數(shù)據(jù)傳輸和計算。這些應用程序可能受益于OmpSs的本 地化意識以及它所支持的不規(guī)則或異步的并行形式。這些特性允 許在執(zhí)行并行任務（與OpenMP相比）和較低的帶寬需求方面有額 外的異步性。因此，應用程序?qū)�網(wǎng)絡或內(nèi)存延遲的容忍度會增加，這對目標平臺來說是一個有趣的屬性。

協(xié)作設想作為IBM和BSC之間的協(xié)同設計工作，在開發(fā)MPI + OmpSs 應用程序的過程中收集的經(jīng)驗和定量分析推動BG / Q的硬件功能 集成到OmpS和整個項目中。最終，這些努力應該提供OmpSs的改進 版本，為上述算法的BG / Q，OmpSs實現(xiàn)定制，對其性能進行徹底 分析，并與原始運行時間和應用程序進行比較。

適用于Power8 / Nvidia平臺的OmpS

該項目旨在利用BSC開發(fā)的基于Power8架構(gòu)和Nvidia GPU的平臺 OmpS編程模型來構(gòu)建功能非常強大的節(jié)點。在OpenMP 4.0之上 語言擴展，編譯器優(yōu)化（在MACC編譯器上演示）和智能運行時系 統(tǒng)（在Nanos運行時演示）將被結(jié)合起來，以充分利用這些異構(gòu)體 系結(jié)構(gòu)。建議的擴展和新功能將與一些相關(guān)的應用程序進行評估。

Power架構(gòu)的自適應資源管理

這項研究將著重于適應性資源管理，以改善與當前和未來POWER系 列微處理器相關(guān)的功耗性能指標。硬件和運行輔助自適應控制系 統(tǒng)都將被追求。

該合作將致力于開發(fā)新的自適應算法，以利用當前和未來POWER架 構(gòu)中的預取增強功能以??及跨層協(xié)同優(yōu)化中的概括概念，以改進未 來POWER系統(tǒng)的功率性能指標。有關(guān)新的硬件要求的建議將支持開 發(fā)新一代軟硬件協(xié)同管理的自適應系統(tǒng)。

城市規(guī)劃工具

該項目旨在創(chuàng)建一個聲明性語義數(shù)據(jù)模型，捕捉城市系統(tǒng)的物理 和信息流動，包括土地覆蓋，流動性和服務，公共空間，城市組 織，代謝通量管理（能源，水，廢物和材料，食品），生物多樣 性和社會凝聚力。

這種被稱為城市模型和組織（SUMO）的新模式的目標是表示域名，而不是限制域名，并作為智能城市應用中使用的參考和通用詞 匯。

IBM - BSC超級計算技術(shù)中心（過去的項目）

以下項目也在2013 - 2015年合作協(xié)議下完成：

將IBM OMPT評估和集成到BSC性能工具中

在2012年，OpenMP語言委員會成立了一個工作組，專注于工具。這個工作組由編譯器，調(diào)試和性能工具開發(fā)人員組成。該工作組 的目標是定義一個獨特的標準機制來捕獲可能被性能分析工具使 用的OpenMP運行時活動，這與MPI并行編程模型的PMPI層相當。

這個項目的目標是研究OpenMP提案在Extrae中的適用性，對它進 行原型設計，并將其與當前的Extrae設備方法進行比較。這項工 作使IBM能夠在IBM XL編譯器中改進OpenMP性能工具界面。這項工 作使BSC能夠為這個新的性能接口建立性能監(jiān)測工具的原型。在提 案尚處于設計階段時，實現(xiàn)界面和應用于實際案例的經(jīng)驗有助于 驗證提出的界面是否足夠，而不需要進一步的改變。

IBM和BSC在這一領域的長期目標是為IBM客戶的大型基地開發(fā)更好 的性能工具。與BSC合作將其工具定位于新的性能界面使IBM能夠 為廣泛的用戶群增加性能工具庫。

適用于互聯(lián)網(wǎng)絡的研究

該項目一方面針對科學/技術(shù)計算的高性能計算（HPC）系統(tǒng)和另 一方面的數(shù)據(jù)密集型工作負載進行了互連網(wǎng)絡研究。該項目在系 統(tǒng)層面探索了各種研究方向，著重于減少并行應用程序在容量超 級計算機上的應用程序間爭用，并提高大規(guī)模并行能力系統(tǒng)的性 能。最相關(guān)的成就如下：

建議進展，包括拓撲結(jié)構(gòu)，路由，流量控制，避免死鎖和相關(guān) 主題。

評估OmpS編程模型對互連網(wǎng)絡的影響。

設計，開發(fā)和測試網(wǎng)絡和系統(tǒng)軟件機制，以減少基于IBM IDataPlex和Infiniband技術(shù)的實際機器之間的應用程序間爭用。探索使用實時分析生產(chǎn)機器的網(wǎng)絡利用率。

彈性編譯器支持

這個項目旨在開發(fā)編譯器技術(shù)來支持應用程序彈性表征。LLVM編 譯器的新進展是動態(tài)控制故障注入機制，識別彈性區(qū)域和靈活感 知的代碼生成。這是編譯器和運行時系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)的方法，以避 免不可接受的開銷，并允許令人滿意的動態(tài)行為。使用微基準評 估實施。

BSC通訊聯(lián)系

Gemma Ribas

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電話 +34 620 429***

Jordi Girona***

Torre Girona Building

08034 Barcelona (Spain)

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IBM的通信聯(lián)系人

阿方索•岡薩雷斯•埃雷羅

聯(lián)系表格

電話。+34 913 977***

聯(lián)系IBM

800-IBM-4YOU（800-426-4968）

購物幫助

888-SHOP-IBM（888-746-7426）

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聯(lián)系代表

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國際商業(yè)機器公司

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編：1***

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GCoE BSC / UPC聯(lián)系信息

GCoE主任：Mateo Valero（mateo**[ta]**.es）和代理主管Antonio J.Pe?a（antonio.pena**[ta]**.es ）

本地活動組織：BSC / UPC：Antonio J.Pe?a，Victor Garcia，Pau Farre

關(guān)于GCoE和物流（或任何其他評論）的問題？

聯(lián)系antonio.pena**[ta]**.es

新聞稿？聯(lián)系我們的新聞部門

RenataGiménez -Binder，電子郵件：press**[ta]**.es

主要研究人員參與UPC / BSC GCoE