NAS Parallel Benchmarks

NAS Parallel Benchmarks — набор тестов производительности нацеленных на проверку возможностей высокопараллельных суперкомпьютеров. Они были разработаны в начале 1990-х годов в рамках программы NASA Numerical Aerodynamic Simulation Program[1] и поддерживаются в NASA Advanced Supercomputing (NAS) Division, расположенном в NASA Ames Research Center.

NAS Parallel Benchmarks
Тип промышленный бенчмарк
Разработчик NASA Advanced Supercomputing Division
Написана на Фортран, Си
Первый выпуск 1991 (1991)
Аппаратная платформа кросс-платформенная
Последняя версия 3.4
Сайт nas.nasa.gov/Software/NP…

История

Более ранние, чем NPB, пакеты тестовых программ, такие как Livermore loops, LINPACK Benchmark и NAS Kernel Benchmark Program, были ориентированны на векторные компьютеры. Многие из них быстро стали неадекватны, в том числе из-за ограничений, связанный с настройкой наведённого параллелизма, и недостаточного размера проблем, которые не соответствовали параллельным системам. Также плохо для них подходили и промышленные приложения, работающие в режиме оценки производительности, из-за большой стоимости портирования их на параллельную систему и невозможности автоматического их распараллеливания на большие системы.

Набор тестов NAS Parallel Benchmarks был разработан в 1991—1992 годах в NASA Ames[1]. Целью создания пакета тестов стала возможность оценить производительность суперкомпьютеров за несколько часов. В пакет вошли вычислительные ядра, наиболее часто возникавшие при численном моделировании полёта космического аппарата при решении задач гидро- и аэродинамики[1].

Изначально создателями NPB был создан набор правил и рекомендаций для реализации тестов, задающая допустимые языки программирования, алгоритмы, размерности данных, ограничения на распараллеливание, организации ввода и вывода данных, замера времени и публикации результатов. В первой выпущенной версии, NPB 1, было определено 8 тестов (EP, MG, CG, FT, LU, SP, BT[2]) и предоставлялись примеры реализации на Fortran 77[3].

Затем ими была написана публично доступная программная реализация, получившая версию 2.0 (1995—1996 годы[4]). В версиях 2.3 (1997) и 2.4 (2002) пакет NPB был дополнен вариантом, распараллеленным с помощью стандарта MPI.

В версии NPB 3 были добавлены реализации с распараллеливанием OpenMP, а также на языках Java и High Performance Fortran.

Тесты

В версии 3.3 пакет NPB 3.3 включает в себя 11 тестов.

ТестПолное название[5]Версия появленияОписание[5]Замечания
MGMultiGrid — множественная сетка NPB 1[2][5] Аппроксимация решения трёхмерного дискретного уравнения Пуассона при помощи V-циклового многосеточного метода
CGConjugate Gradient — сопряжённый градиент Приближение к наименьшему собственному значению большой разреженной симметричной положительно-определённой матрицы с использованием inverse iteration вместе с методом сопряжённых градиентов в качестве подпрограммы для решения СЛАУ
FTFast Fourier Transform — Быстрое преобразование Фурье Решение трёхмерного уравнения в частных производных при помощи Быстрого преобразования Фурье (FFT)
ISInteger Sort — сортировка целых Сортировка малых целых чисел при помощи карманной сортировки[6]
EPEmbarrassingly Parallel — Чрезвычайно параллельный Генерация независимых нормально распределённых случайных величин при помощи en:Marsaglia polar method
BTBlock Tridiagonal Решает синтетическую систему нелинейных диф. уравнений в частных производных (3-мерная система уравнений Навье — Стокса для сжимаемой жидкости или газа), используя три алгоритма: блочная трёхдиагональная схема с методом переменных направлений (BT), скалярная пятидиагональная схема (SP) и метод симметричной последовательной верхней релаксации (алгоритм SSOR, задача LU).
  • У теста BT есть подтип с большой интенсивностью ввода-вывода[7]
  • Все три версии теста имеют мультизонные варианты[8]
SPScalar Pentadiagonal[9] — Скалярный пентадиагональный
LULower-Upper разложение при помощи симметричного метода Гаусса — Зейделя [9]
UAUnstructured Adaptive[10] — Неструктурированный адаптивный NPB 3.1[11]Решение уравнения теплопроводности с учётом диффузии и конвекции в кубе. Источник тепла подвижен, сетка нерегулярна и меняется каждые 5 шагов.[12]Используется 3D Mortar method
DCData Cube operator — оператор «куб данных»[13]
DTData Traffic[11][14] — трафик данныхNPB 3.2[11] Симуляция обменов данными между узлами-источниками, узлами-обработчиками и узлами-потребителямиТолько MPI-версия

Литература
  • Weeratunga, D.; Barscz, E.; Barton, J. & Browning, D. (March 1994), The NAS Parallel Benchmarks, NAS Technical Report RNR-94-007, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA
  • Bailey, D.; Harris, T.; Saphir, W.; van der Wijngaart, R.; Woo, A.; Yarrow, M. (December 1995), "The NAS Parallel Benchmarks 2.0", NAS Technical Report NAS-95-020, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA.

Примечания
  1. А. Н. Свистунов. Раздел «Оценка производительности кластерных систем». 2.2. NAS Parallel Benchmarks. Учебный курс «Технологии построения и использования кластерных систем». Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского (2007). Дата обращения: 8 января 2015.
  2. David H Bailey, The NAS Parallel Benchmarks // David Padua, ed., Encyclopedia of Parallel Computing, Springer, Nov 2009.
  3. Baily, D.; Barscz, E.; Barton, J.; Browning, D.; Carter, R.; Dagum, L.; Fatoohi, R.; Fineberg, S.; Frederickson, P.; Weeratunga, S. (March 1994), "The NAS Parallel Benchmarks", NAS Technical Report RNR-94-007, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA.
  4. Bailey, D.; Harris, T.; Saphir, W.; van der Wijngaart, R.; Woo, A.; Yarrow, M. (December 1995), "The NAS Parallel Benchmarks 2.0", Архивировано 27 сентября 2011 года., NAS Technical Report NAS-95-020, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA.
  5. Weeratunga, D.; Barscz, E.; Barton, J. & Browning, D. (March 1994), The NAS Parallel Benchmarks, NAS Technical Report RNR-94-007, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA
  6. Saphir, W.; van der Wijngaart, R.; Woo, A. & Yarrow, M., New Implementations and Results for the NAS Parallel Benchmarks 2
  7. Wong, P. & van der Wijngaart, R. (January 2003), NAS Parallel Benchmarks I/O Version 2.4, NAS Technical Report NAS-03-002, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA Архивная копия от 27 сентября 2011 на Wayback Machine
  8. van der Wijngaart, R. & Jin, H. (July 2003), NAS Parallel Benchmarks, Multi-Zone Versions, NAS Technical Report NAS-03-010, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA Архивная копия от 27 сентября 2011 на Wayback Machine
  9. van der Wijngaart, R. (October 2002), NAS Parallel Benchmarks Version 2.4, NAS Technical Report NAS-02-007, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA Архивная копия от 27 сентября 2011 на Wayback Machine
  10. Feng, H.; van der Wijngaart, F.; Biswas, R. & Mavriplis, C. (July 2004), Unstructured Adaptive (UA) NAS Parallel Benchmark, Version 1.0, NAS Technical Report NAS-04-006, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA Архивная копия от 27 сентября 2011 на Wayback Machine
  11. NAS Parallel Benchmarks Changes (недоступная ссылка). NASA Advanced Supercomputing Division. Дата обращения: 17 марта 2009. Архивировано 3 мая 2012 года.
  12. http://www.exascale.ru/shmem.pdf (недоступная+ссылка); Альтернативные модели программирования Высокоскоростных коммуникационных сетей Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine, Корж А. А., НИЦЭВТ, с. 31.
  13. Frumkin, M. & Shabanov, L. (September 2004), Benchmarking Memory Performance with the Data Cube Operator, NAS Technical Report NAS-04-013, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA Архивная копия от 27 сентября 2011 на Wayback Machine
  14. Communication Intensive Grid Benchmark DT (недоступная ссылка) // NASA Ames, 2004.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.