Werkzeugunterstützte effiziente Nutzung von Hochleistungsrechnern:
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| Published: |
Berlin
Blunk
2000
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| Edition: | 1. Aufl. |
| Series: | Wissenschaftliche Monographien Mathematik, Informatik
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| Item Description: | Zugl.: Paderborn, Univ., Diss., 1999 |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Werkzeugunterstützte effiziente Nutzung von Hochleistungsrechnern
Autor: Simon, Jens
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Rechnerarchitekturen 5
2.1 Entwicklung der Rechnerarchitekturen 6
2.1.1 Einprozessor-Systeme 8
2.1.2 Multiprozessor-Systeme 14
2.2 Tendenzen 19
2.2.1 Rechnersysteme 20
2.2.2 Prozessoren 23
2.2.3 Hauptspeicher 25
2.2.4 Verbindungsnetzwerke 26
3 Parallelrechnersysteme 27
3.1 Parallele Vektorprozessorsysteme 27
3.1.1 Cray Research Y-MP 2g
3.1.2 Fujitsu VPP 29
3.1.3 Hitachi Supercomputer 31
3.1.4 NECSX-Serie 32
3.1.5 Bewertung der Vektorrechner 33
3.2 Nachrichtengekoppelte Systeme 34
3.2.1 Intel Paragon/ASCI Red 34
3.2.2 SGI/CrayT3E 37
3.2.3 IBM Scalabie Parallel 39
3.2.4 Bewertung der MPP-Systeme 41
3.3 Skalierbare Shared-Mcmory Systeme 42
3.3.1 Compaq/DEC Alpha Server 43
i
jj Inhaltsverzeichnis
3.3.2 SUNStarfire 44
3.3.3 HP/Convex Exemplar 45
3.3.4 SGI Origin 2000 48
3.3.5 Bewertung der SMP-Systeme 50
4 Effiziente Nutzung von Parallelrechnern 53
4.1 Optimaler Einsatz der Parallelität 53
4.1.1 Optimale Prozessplatzierung 55
4.1.2 Effiziente Systemsoftware 57
4.2 Optimaler Einsatz von Mikroprozessoren 59
4.2.1 Programmcodierung 59
4.2.2 Speicherhierarchie 61
5 Leistungsbewertung 71
5.1 Benchmarking von Rechnersystemen 72
5.2 Mikro-Benchmarks 73
5.2.1 Rechenleistung 74
5.2.2 Latenzzeiten des Speichers 76
5.2.3 Speicherbandbreite 80
5.2.4 Multithreading 83
5.3 Kernel-Benchmarks 83
5.4 Algorithmen-Benchmarks 84
5.4.1 Linpack 84
5.4.2 NAS Parallel Benchmarks 86
5.5 Applikations-Benchmarks 86
5.5.1 SPEC Benchmarks 87
5.5.2 SPLASH 91
6 Modellierung von Berechnungen 93
6.1 Auswertungsmethoden 94
6.1.1 Simulation von Rechnersystemen 94
6.1.2 Warteschlangenmodelle 95
6.2 Architektur-Modelle 96
6.2.1 Abstrakte Modelle 97
6.2.2 Maschinennahe Modelle 99
Inhaltsverzeichnis iii
6.2.3 Speicherhierarchie-Modelle 102
6.3 Das LDA-Modell 105
6.3.1 Anforderungen an das Modell 106
6.3.2 Definition des Modells 108
6.3.3 Anwendung des Modells 112
6.3.4 Parallele Erweiterung 115
7 Monitoring- und Profiling-Methoden 121
7.1 Begriffe und Grundlagen 121
7.1.1 Monitoring 121
7.1.2 Profiling 125
7.1.3 Probleme 130
7.2 Ereignisauswertung 132
7.2.1 Ereigniszähler 132
7.2.2 Moderne Mikroprozessoren 134
8 Das SProf-Analysewerkzeug 141
8.1 Stand der Technik 141
8.2 Grundlegender Entwurf von SProf 143
8.3 Prozessorinterne Ereigniszähler 145
8.3.1 Klassifizierung der Ereignisse 146
8.3.2 Leistungsmetriken 147
8.4 Implementierung von SProf 149
8.4.1 Systemunabhängige Module 149
8.4.2 Systemabhängige Module 153
8.4.3 SProf-Werkzeuge 157
8.4.4 Benutzerschnittstellen für die Auswertung 163
8.5 Diskussion des Verfahrens 165
8.5.1 Vergleichbare Projekte 165
8.5.2 Patentierung von SProf 168
9 SPEC-Benchmark Analyse mit SProf 171
9.1 Laufzeitaufwand und Genauigkeit von SProf 171
9.1.1 Testumgebung 172
9.1.2 Einfluss von SProf 173
iv Inhaltsverzeichnis
9.1.3 Genauigkeit der statistischen Methoden 175
9.2 Speicherzugriffsverhalten der SPEC CPU95 178
9.2.1 Experiment 178
9.2.2 Vergleich 180
9.3 Dynamische Analyse 180
9.3.1 Overhead der Profiling-Varianten 181
9.3.2 Vergleich der Leistungsdaten 183
9.3.3 Beispiel einer Programmanalyse 187
10 Zusammenfassung 193
A Anhang 197
A.l Überblick Mikroprozessoren 198
A.2 Ereignisse der Event-Counter 199
A.2.1 Siemens CPU-Monitor für MIPS R4400 199
A.2.2 MIPS R10000 200
A.2.3 IBMPowerPC604 202
A.2.4 DEC Alpha 21164 203
A.2.5 Intel Pentium Pro, Pentium II und Pentium III 205
A.3 Beschreibung der SProf-Werkzeuge 207
A.3.1 preprof 207
A.3.2 sprof 209
A.3.3 sprofjnon 212
A.3.4 weitere Werkzeuge 212
A.4 Patentansprüche 214
Literaturverzeichnis 215
Abbildungsverzeichnis 235
Tabellenverzeichnis 239
Index 241
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