Adapting concurrency throttling and voltage–frequency scaling for dense eigensolvers

We analyze power dissipation and energy consumption during the execution of high-performance dense linear algebra kernels on multi-core processors. On top of this analysis, we propose and evaluate several strategies to adapt concurrency throttling and the voltage–frequency setting in order to obtain an energy-efficient execution of LAPACK’s routine dsytrd. Our strategies take into account the differences between the memory-bound and CPU-bound kernels that govern this routine, and whether problem data fits into the processor’s last level cache.This work was supported by the CICYT Project TIN2011-23283 of MINECO and FEDER, the EU Project FP7 318793 “EXA2GREEN”, and the FPU program of the Ministerio de Educación, Cultura y Deporte

Performance and Energy Optimization of the Iterative Solution of Sparse Linear Systems on Multicore Processors

En esta tesis doctoral se aborda la solución de sistemas dispersos de ecuaciones lineales utilizando métodos iterativos precondicionados basados en subespacios de Krylov. En concreto, se centra en ILUPACK, una biblioteca que implementa precondicionadores de tipo ILU multinivel para la solución eficiente de sistemas lineales dispersos. El incremento en el número de ecuaciones, y la aparición de nuevas arquitecturas, motiva el desarrollo de una versión paralela de ILUPACK que optimice tanto el tiempo de ejecución como el consumo energético en arquitecturas multinúcleo actuales y en clusters de nodos construidos con esta tecnología. El objetivo principal de la tesis es el diseño, implementación y valuación de resolutores paralelos energéticamente eficientes para sistemas lineales dispersos orientados a procesadores multinúcleo así como aceleradores hardware como el Intel Xeon Phi. Para lograr este objetivo, se aprovecha el paralelismo de tareas mediante OmpSs y MPI, y se desarrolla un entorno automático para detectar ineficiencias energéticas.In this dissertation we target the solution of large sparse systems of linear equations using preconditioned iterative methods based on Krylov subspaces. Specifically, we focus on ILUPACK, a library that offers multi-level ILU preconditioners for the effective solution of sparse linear systems. The increase of the number of equations and the introduction of new HPC architectures motivates us to develop a parallel version of ILUPACK which optimizes both execution time and energy consumption on current multicore architectures and clusters of nodes built from this type of technology. Thus, the main goal of this thesis is the design, implementation and evaluation of parallel and energy-efficient iterative sparse linear system solvers for multicore processors as well as recent manycore accelerators such as the Intel Xeon Phi. To fulfill the general objective, we optimize ILUPACK exploiting task parallelism via OmpSs and MPI, and also develope an automatic framework to detect energy inefficiencies

Consumo energético de métodos iterativos para sistemas dispersos en procesadores gráficos

La resolución de sistemas de ecuaciones lineales dispersos de gran dimensión es una de las operaciones más comunes en aplicaciones científicas y de ingeniería. El aumento de sus tamaños propicia el desarrollo de técnicas de Green Computing, que permiten diseñar aplicaciones conscientes de la energía, en las que la eficiencia energética es el objetivo prioritario. En este Tesis Doctoral se ha diseñado una metodología basada en “técnicas de fusionado de kernels CUDA” que reduce el número de kernels, y con ello, costes de lanzamiento y transferencias de información. Su uso, junto con la sincronización de las GPUs en modo blocking, permite reducir el consumo energético en sistemas de cómputo heterogéneo, CPU-GPU. Estas técnicas tienen especial interés en GPUs que soporten paralelismo dinámico. La aplicación de esta metodología en la resolución de sistemas de ecuaciones lineales dispersos muestra mejoras destacables en eficiencia energética, obteniendo un compromiso entre rendimiento y consumo energético