An Autotuning Framework For Intel Xeon Phi Platoforms

Abstract

Έχουμε πλέον εισέλθει στην εποχή όπου ο όγκος των δεδομένων προς επεξεργασία είναι ασύλληπταμεγάλος και τα συστήματα/εφαρμογές που καλούνται να χρησιμοποιήσουν τόσο όγκο πληροφορίαςαδυνατούν, όταν στηρίζονται στις παραδοσιακές μεθόδους. Γι’ αυτό το λόγο, έχουν δημιουργηθείπολυπήρηνα συστήματα, σύγχρονες αρχιτεκτονικές υπολογιστών και μέθοδοι παράλληλης επεξεργα-σίας με στόχο να λύσουν το παραπάνω πρόβλημα με αποδοτικό και γρήγορο τρόπο. Ωστόσο, τα νέαυπολογιστικά συστήματα και οι τρόποι επεξεργασίας διαθέτουν ένα μεγάλο βαθμό πολυπλοκότηταςστη λειτουργία τους, τον οποίο και μεταφέρουν στην προσαρμογή των εφαρμογών και προγραμμά-των που χειρίζονται μεγάλους όγκους δεδομένων. Ταυτόχρονα, έχουν δημιουργηθεί όρια απόδοσηςκαι κατανάλωσης ενέργειας τα οποία είναι απαραίτητο να τηρούνται για την εξοικονόμηση πόρωνκαι ενέργειας. Μέχρι στιγμής, αυτά τα δύο κομβικά σημεία καλείται να εκτελέσει ο ίδιος ο προγραμ-ματιστής. Πρέπει να αναλύσει το κάθε πρόγραμμα ανεξάρτητα και να εξετάσει τον τρόπο εκτέλεσήςτου μέχρι να βρει την κατάλληλη μορφή που θα τηρεί τους περιορισμούς που έχουν τεθεί. Προφα-νώς, αυτό το έργο αποτελεί πολύ δύσκολη δουλειά και συνήθως η προσαρμογή προγραμμάτων απόανθρώπους δεν εξαντλεί όλα τα περιθώρια βελτίωσης. Συνεπώς, καθίσταται απαραίτητη η δημιουρ-γία ενός εργαλείου που θα αυτοματοποιεί αυτό το έργο και θα παρέχει αποδοτικότερες μορφές τωνπρογραμμάτων σε μικρό χρονικό διάστημα.Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τον Autotuner, ένα άμεσο και κλιμακωτό εργαλείο πουαναπτύχθηκε ειδικά για την πλατφόρμα Intel Xeon Phi coprocessor και προτείνει, για κάθε εφαρμογήπου δέχεται, περιβάλλοντα διαμόρφωσης για την αποδοτικότερη εκτέλεσή τους στην πλατφόρμα.Αντικαθιστά έτσι την χειρονακτική δουλεία που έπρεπε να κάνει ο προγραμματιστής καθώς καλού-νταν να εξερευνήσει 2,880 διαφορετικά περιβάλλοντα εκτέλεσης. Αντί να αναλύει κάθε εφαρμογήπάνω σ’ όλα τα περιβάλλοντα εκτέλεσης, χρησιμοποιεί πληροφορίες που το εργαλείο έχει αποθηκεύ-σει από προηγούμενες εφαρμογές. Η λειτουργία του βασίζεται σε μια collaborative filtering μέθοδοέτσι ώστε γρήγορα και με ακρίβεια να κατηγοροποιεί μια εφαρμογή σε σύνολα περιβάλλοντων εκτέ-λεσης βρίσκοντας ομοιότητες με προηγούμενες εφαρμογές που έχουν βελτιστοποιηθεί.Ο Autotuner ελέγθηκε πάνω σε ένα σύνολο απαιτητικών και διαφορετικών εφαρμογών από δύο σύγ-χρονες σουίτες και οι μετρήσεις ήταν πολύ ενθαρρυντικές. Συγκεριμένα, σε λιγότερο από 8 λεπτά γιακάθε εφαρμογή o Autotuner πρότεινε ένα περιβάλλον διαμόρφωσης που η απόδοσή του ξεπερνούσετο 90% της καλύτερης εκτέλεσης.