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La especificación HSA define la arquitectura para la aceleración

Hola, un placer verte por aquí. En el teclado Simón Sánchez y en esta ocasión vamos a hablar sobre La especificación HSA define la arquitectura para la aceleración

Con el lanzamiento de la especificación HSA 1.0, la Fundación Heterogeneous System Architecture Foundation (HSA) ha marcado lo que, según afirma, se conocerá como un hito en la computación heterogénea. La nueva especificación, que ha estado en proceso durante casi tres años, acerca la fundación a su objetivo de permitir la programación ejecutable en cualquier ubicación para el procesamiento acelerado en dispositivos que van desde el teléfono hasta la supercomputadora.

El corazón de HSA es la estrecha integración del acelerador (GPU, DSP) con la CPU, donde todos los elementos de procesamiento tienen acceso completo a toda la memoria del sistema. El anuncio de hoy describe un camino para lograr un ecosistema informático heterogéneo en tres partes:

  • La especificación de la arquitectura del sistema HSA: define la plataforma de hardware y los requisitos del sistema operativo para ejecutar esa plataforma.
  • El Manual de referencia para programadores de HSA (PRM): se dirige al ecosistema de software, desarrolladores de herramientas y compiladores.
  • La especificación de tiempo de ejecución de HSA: define cómo las aplicaciones interactúan con las plataformas HSA.

Si bien estas tecnologías resuelven problemas importantes para una amplia gama de industrias de la computación, incluidos los dispositivos móviles y de escritorio, el mantra de HSA de menor consumo de energía, mayor rendimiento y facilidad de programación llega a todas las notas correctas para HPC.

En un evento de prensa en San José, California, el lunes por la noche, el presidente de la Fundación HSA, Phil Rogers, dijo que la piedra angular de esta visión es la programación de una sola fuente. Esto significa que en lugar de que un desarrollador de aplicaciones comience con un programa de CPU y luego tenga que escribir un código separado para cada rutina que desee acelerar y luego manejar dos copias (programación de fuente dual), HSA permite programar desde una sola fuente. El desarrollador de la aplicación escribe su aplicación una vez en un lenguaje que es capaz de realizar anotaciones en paralelo y luego el compilador crea múltiples versiones de las secciones adecuadas para la aceleración.

«Esto es lo que nos pide todo desarrollador de aplicaciones que haya trabajado con una GPU y lo estamos entregando», dijo Rogers.

Lo segundo que piden, según el presidente de HSA, es habilitar el lenguaje de programación del desarrollador. Con este fin, se admitirá C ++, Python, JavaScript, OpenMP.

Si bien hoy no se hicieron anuncios de productos, los miembros están preparando sus primeros productos HSA para su envío, algunos previstos para este año. Las pruebas de cumplimiento de HSA están en desarrollo y se espera que se publiquen en el segundo trimestre de este año. Esto permitirá que los productos lanzados en la segunda mitad se prueben y certifiquen que cumplen o cumplen con las HSA.

Las plataformas de desarrollo de HSA están disponibles en AMD, basadas en Kaveri, que tiene algunas características de HSA compatibles, y el próximo Carrizo, que será totalmente compatible.

Teniendo en cuenta dónde llegará primero la HSA, Rogers ofreció una lista de predicciones que incluye dispositivos móviles completos y de bajo consumo, PC más ágiles y atractivas, un uso más generalizado de las GPU para el procesamiento de vídeo y la realidad aumentada, y , por supuesto, una amplia gama de cargas de trabajo informáticas de alto rendimiento. «OpenMP y MPI son ideales para escalar nodos HSA de alto rendimiento, y la potencia de ejecución reducida que es posible prepara el escenario para los sistemas de exaescala a principios de la próxima década», agregó.

HPC resultó ser un tema popular en el evento de prensa, que contó con un panel de desarrolladores con dos representantes de HPC de alto perfil: el científico David Richards de Lawrence Livermore National Labs y James Ang con Sandia National Labs.

Richards se refirió a la especificación HSA como una plataforma para avanzar hacia el futuro. Cuando se le preguntó qué características impactan más en su investigación, dijo que su grupo se basará en el aumento de la potencia informática que proviene de la pica para aumentar la fidelidad física de sus modelos y cuantificar las incertidumbres para proporcionar cálculos más precisos y significativos, pero los desarrolladores lo usarían para agregar funcionalidad al código para hacerlo son los mismos desarrolladores que necesitarían transferir y volver a optimizar el código para arquitecturas futuras.

«Entonces, la forma en que cambiarlos constantemente reduce la cantidad de ciencia que se puede hacer», se pregunta. “Una arquitectura basada en estándares abiertos como HSA con un conjunto común y bien entendido de funciones centrales es una base que podemos utilizar para comenzar a escribir aplicaciones de rendimiento portátiles y portátiles para el futuro. No solo eso, es una plataforma en la que podemos tomar nuestros códigos heredados como están y ponerlos en la plataforma y saber que trabajaremos. Es posible que no aprovechen todo lo que la HSA tiene para ofrecer inicialmente, pero funcionan y ahora podemos movernos a través de esas aplicaciones pieza por pieza al encontrar las partes más críticas para el rendimiento y optimizarlas una por una. «

Se le preguntó al colega de Sandia, Ang, sobre el impacto de tener una GPU capaz de dirigir toda la memoria a un nodo coherente. «Dentro del DOE tenemos un conjunto muy grande y diverso de aplicaciones que debemos respaldar», respondió. “Hay algunas aplicaciones, típicamente aplicaciones de ciencia de materiales físicas únicas, que pueden no tener una huella de memoria muy grande y funcionan bien en sistemas acelerados por GPU. Esos no son realmente nuestros problemas desafiantes. Lo que es un desafío son las aplicaciones multifísicas, lo que llamamos códigos integrados, que a menudo están muy restringidos por nuestra huella de memoria, y para esas aplicaciones, HSA proporciona una ruta con un espacio de memoria unificada coherente, una ruta para que los aceleradores de GPU acceder a una capacidad de memoria mucho mayor de la que normalmente se asigna a las CPU. «

La Fundación HSA fue fundada por AMD (junto con ARM, Imagination, MediaTek, Qualcomm, Samsung y Texas Instruments) en junio de 2012 con el objetivo de combinar el procesamiento escalar en la CPU con el procesamiento paralelo en la GPU y el procesamiento. optimizado en el DSP de una manera que promueve el acceso de gran ancho de banda a la memoria y el alto rendimiento de las aplicaciones de bajo consumo. Estos son los bloques de construcción fundamentales de una estrategia que AMD ha defendido durante mucho tiempo para su arquitectura APU (anteriormente Fusion), que se remonta a la adquisición de ATI en 2006.

Con la especificación 1.0 recién salida, la base ya está progresando en la especificación 1.1 y ha definido dos objetivos principales, incluida la estandarización de API para depurar y perfilar y dar soporte a múltiples proveedores de IP de diferentes compañías en el mismo SoC. . El lanzamiento está previsto para finales de año.

«Lo que verá es que esta es realmente una arquitectura que se escala desde el teléfono hasta la supercomputadora», dijo Rogers al final de su presentación. «Los productos diseñados para cada uno de los segmentos (el teléfono, la tableta, la PC, la estación de trabajo, la supercomputadora) son muy diferentes, la arquitectura subyacente, la forma en que los procesadores trabajan juntos, la forma en que funciona el sistema. memoria, cómo el trabajo de la cadena del compilador finalmente será estándar en todo esto «.

HSA 1.0 y la documentación de respaldo están disponibles en la base sitio web.

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