Portabilidade com Eficiência da Advecção do Modelo BRAMS entre Arquiteturas Multi-Core e Many-Core

• Manoel da Silva Jr. INPE
• Jairo Panetta ITA
• Stephan Stephany INPE

DOI: https://doi.org/10.5753/wscad.2015.14276

Resumo

Este trabalho investiga a possibilidade de se obter portabilidade com eficiência do código da advecção de escalares para arquiteturas multicore e many-core utilizando diretivas OpenMP e OpenACC. O código da advecção utilizado neste estudo é um trecho da dinâmica do modelo meteorológico regional BRAMS, correntemente executado em produção no CPTEC/INPE, paralelizado com a biblioteca de comunicação por troca de mensagens MPI. Demonstramos que é possível obter desempenho aceitável nas duas arquiteturas com umaúnica codificação contendo as duas classes de diretivas.

Referências

Beyer, J., Oehmke, D., & Sandoval, J. (2014). Transferring user-defined types in OpenACC. CUG Cray User Group, 15.

Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modelling System. (2015). Acesso em 11 de Março de 2015, disponível em BRAMS: http://brams.cptec.inpe.br

Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos. (2015). Acesso em 01 de 02 de 2015, disponível em CPTEC: http://www.cptec.inpe.br/

Chapman, B., Jost, G., & Van Der Pas, R. (2008). Using OpenMP: portable shared memory parallel programming (Vol. 10). MIT press.

Computação de Alta Performance. (2014). Acesso em 05 de Janeiro de 2014, disponível em NVIDIA: http://www.nvidia.com.br/object/tesla-supercomputing-solutionsbr.html

Fazenda, A. L., Panetta, J., Katsurayama, D. M., Rodrigues, L. F., Motta, L., & Navaux, P. (2011). Challenges and solutions to improve the scalability of an operational regional meteorological forecasting model. International Journal of High Performance Systems Architecture, 3(2), 87-97.

Freitas, S. R., Longo, K. M., Dias, M. S., Chatfield, R., Dias, P. S., Artaxo, P., . . . others. (2007). The Coupled Aerosol and Tracer Transport model to the Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (CATT-BRAMS) Part 1: Model description and evaluation. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, 7(3), 8525-8569.

Lee, S., Min, S.-J., & Eigenmann, R. (2009). OpenMP to GPGPU: A compiler framework for automatic translation and optimization. ACM Sigplan Notices, 44(4), 101-110.

Longo, K. M., Freitas, S. R., Pirre, M., Marécal, V., Rodrigues, L. F., Panetta, J., . . . others. (2013). The chemistry CATT-BRAMS model (CCATT-BRAMS 4.5): a regional atmospheric model system for integrated air quality and weather forecasting and research. Model Dev. Discuss, 6, 1173-1222.

OpenACC Directives for Accelerators. (2015). Acesso em 17 de Março de 2015, disponível em OpenACC: http://www.openacc-standard.org/

OpenACC Working Group and others. (2013). The OpenACC Application Programming Interface. Acesso em 05 de Janeiro de 2014, disponível em OpenACC Home: http://www.openacc.org/sites/default/files/OpenACC%202%200.pdf

OpenCL The open standard for parallel programming of heterogeneous systems. (2015). Acesso em 18 de 03 de 2015, disponível em Khronos Group: https://www.khronos.org/opencl/

Panetta, J. (2012). Historico de Desenvolvimento do CCATT-BRAMS. Acesso em 01 de Fevereiro de 2015, disponível em https://projetos.cptec.inpe.br/attachments/237/JairoPanetta-I.pdf

Rodrigues, E. R., Navaux, P. O., Panetta, J., Fazenda, A. L., Mendes, C., & Kale, L. V. (2010). A comparative analysis of load balancing algorithms applied to a weather forecast model. In: Computer Architecture and High Performance Computing (SBAC-PAD), 2010 22nd International Symposium on (pp. 71-78). IEEE.

Tremback, C. J., Powell, J., Cotton, W. R., & Pielke, R. A. (1987). The forward-in-time upstream advection scheme: Extension to higher orders. Monthly Weather Review, 115(2), 540-555.