Soluciones de paralelismo en GPU - CETA-Ciemat · EXTREMADURA RESEARCH CENTER FOR ADVANCED...

EXTREMADURA RESEARCH CENTER FOR ADVANCED TECHNOLOGIES

Soluciones de paralelismo en GPU

Abel Francisco Paz Gallardo

CETA-Ciemat/ Junio 2012


Dr. Abel Francisco Paz Gallardo. IT Manager / Project Leader @ CETA-Ciemat

I Jornadas de Computación Distribuida Inteligente y

Sistemas Complejos (CDISC)





. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

GP...what?

Soluciones GPGPU

… y una más

Cluster de GPUs del CETA-Ciemat

1

2

3

4


2

INDICE





GP… what? 1

¿Qué es una GPU?

Primera búsqueda en 2006:

- Gas Particulate Unit Unidad de partículas de gas ¿?

GPU = Graphics Processing Unit (Unidad de procesamiento gráfico).





GP… what? 1

La cuestión es…

Si una GPU en un videojuego procesa miles de polígonos, texturas y sombras en tiempo real…

¿Por qué no utilizar esta tecnología para procesamiento de datos?





GP… what? 1

¿Pero entonces no podemos usar sólo la CPU?





Procesamiento de Imágenes

Bioinformática Diseño/Confección/ Manufacturación Asistida por

ordenador

Dinámica de Fluidos Sistemas de Información

Geográfica

Animación

Cálculo financiero

Soluciones GPGPU – General Purpose GPU 2





La visión computerizada y el procesamiento de imágenes tienen un alto coste computacional.

Utilizando GPUs:

• Mayor rendimiento para el procesamiento de imágenes

• Visualización en tiempo real (especialmente útil en medicina)

Soluciones GPGPU – Procesamiento de imágenes 2





•En reconstrucción de imágenenes médicas se consiguen mejores tiempos de reconstrucción

utilizando GPU.

Resonancia Magnética Tomografía Computerizada

•Empiezan a dotarse los equipos de procesamiento de imágenes con GPU.

Soluciones GPGPU – Procesamiento de imágenes 2





•La secuenciación y acoplamiento de proteínas tienen un alto coste computacional.

Se mejoran los tiempos en el análisis de genoma.

Soluciones GPGPU – Bioinformática 2





Visualización de dinámica molecular, para el cálculo de la interacción biológica entre moléculas e iones.

El paquete NAMD, diseñado para trabajar con GPU sobre simulación de sistemas moleculares llega a reducir los tiempos de simulación de días a horas.

Soluciones GPGPU – Bioinformática 2





El método de las Diferencias Finitas en el Dominio del Tiempo se utiliza para resolver problemas electromagnéticos transitorios utilizando diferencias finitas.

Utilizado para averiguar cómo tratar las ondas electromagnéticas y su interacción con los materiales.

Soluciones GPGPU – Diseño/Confección/Manufacturación… 2





En la industria de la moda la empresa Optitex ha pasado de diseñar la ropa para las temporadas físicamente a hacerlo en 3D.

Lleva un gran coste computacional y se producen muchos cuellos de botella dando tiempos alrededor de 190 días en diseñar una temporada.

Aplicando GPUs para el desarrollo se consigue reducir el tiempo de mercado a 35 días.

Además se optimiza el corte de la tela.

Soluciones GPGPU – Diseño/Confección/Manufacturación… 2





Las aplicaciones de modelado de cambio climático y de simulación de tsunamis obtienen speedups mejores en tiempo real.

Soluciones GPGPU – Dinámica de fluidos 2





Los sistemas de información geográfica (SIG o GIS) manejan información de diferentes capas.

Entre otras muchas aplicaciones se utiliza para calcular mapas y obtener datos sobre la población, enfermedades, gasto energético...

La empresa Manifold ha conseguido mejorar los tiempos de cálculo de datos de 20 minutos a 30-40 segundos utilizando plataformas GPUs.

Soluciones GPGPU – Sistemas de Información Geográfica 2





Uso de GPUs en aplicaciones de valoración de derivados, análisis de riesgos y trading algorítmico

Soluciones GPGPU – Cálculo financiero 2





Renderización distribuida utilizando clusters: Los efectos visuales de la

película Avatar se procesaron utilizando GPU puesto que con un cluster normal

tardaban del orden de 10 veces más

Soluciones GPGPU – Animación 2





DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE ALGORITMOS PARALELOS DE ANÁLISIS DE IMÁGENES HIPERESPECTRALES EN TARJETAS GRÁFICAS PROGRAMABLES (GPUS)

17

… y alguna más! 3

CPU: 78 segundos

GPU: 2 segundos (40x, Tiempo Real)





Cluster de GPUs del CETA-Ciemat

Funcionando desde Enero 2010

113 TFLOPs en simple precisión y 37 TFLOPs en doble precisión

700TB almacenamiento

Más de 20 grupos de investigación y universidades de todo el mundo lo utilizan

Problemas científicos de alta complejidad

Dinámica molecular

Procesamiento de imágenes

Visión por computador

Análisis numérico

Estudios Imagen médica

Genómica

…

18

4





11 TESLA S1070 + 2 C1060

11 Bullx R422E2 + R425E2

Total: 17 nodes with 2 GPUs/node

8 TESLA S2050 + 8 TESLA S2070

8 Bullx R422E2 + 4 Bullx R424E2

Total: 32 nodes with 2 GPUs/node

19

Cluster de GPUs del CETA-Ciemat 4





Red Infiniband:

Baja latencia

Comunicación entre nodos

Red de Administración y servicios:

Administración

Servicios

Conectividad con backbone

Uso del cluster:

Acceso mediante solicitud

Soporte en la paralelización

Contactar con nosotros

[email protected]

[email protected]

20






21


CETA-Ciemat agradece la aportación del Fondo Europeo de Desarrollo Regional





Conventual de San Francisco, Sola 1, 10200 Trujillo Phone: 927 65 93 17 Fax: 927 32 32 37 www.ceta-ciemat.es

Soluciones de paralelismo en GPU - CETA-Ciemat · EXTREMADURA RESEARCH CENTER FOR ADVANCED...

Documents

Transcript of Soluciones de paralelismo en GPU - CETA-Ciemat · EXTREMADURA RESEARCH CENTER FOR ADVANCED...