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<title>HPC向けベンチマークを考えるBoFに参加して思ったこと</title>
<meta name="description" content="HPC向けベンチマークを考えるBoFに参加して思ったこと" />
<meta name="author" content="LWisteria" />
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<div class="reveal">
<div class="slides">
<section>
<h1>HPC向けベンチマークを考えるBoFに参加して思ったこと</h1>
<p>株式会社フィックスターズ</p>
<p><span style="font-weight: bold">𠮷藤 尚生 (<a href="https://twitter.com/LWisteria">@LWisteria</a>)</span></p>
<p><a href="https://connpass.com/event/111162/">SC18勉強会</a>(<time>2018/12/13</time>)</p>
</section>
<section>
<h2>概要</h2>
<section>
<h3>注意</h3>
<p>本内容は、BoFを聴講した作者個人の理解および感想であって、BoFの発表者である先生方や作者の所属機関の見解ではありません</p>
<p><small>間違ってたらすみません・・・</small></p>
</section>
<section>
<h3>自己紹介</h3>
<div>
<figure style="float: right; width: 35%">
<img src="img/avater.JPG" />
<figcaption>Online ID: <a href="https://twitter.com/LWisteria">@LWisteria</a></figcaption>
</figure>
<dl style="width: 60%; font-size: 70%">
<dt>名前</dt>
<dd>𠮷藤 尚生 (YOSHIFUJI, Naoki)</dd>
<dt>所属</dt>
<dd>株式会社フィックスターズ <span>ソリューション事業部</span>リードエンジニア</dd>
<dt>専門分野</dt>
<dd>土木工学・計算力学</dd>
<dd>水理学・海岸工学・河川工学</dd>
<dd>GPGPU, HPC, CAE</dd>
<dt>SC参加歴</dt>
<dd>2回目(SC16, SC18)</dd>
</dl>
</div>
</section>
<section>
<h3>なにしにSCへ？</h3>
<dl>
<dt>前回：SC16</dt>
<dd>ワークショップで発表</dd>
<dd><a href="http://proc-cpuinfo.fixstars.com/2016/12/sc16-html-2/" style="text-decoration: underline">Implementation and evaluation of data-compression algorithms for irregular-grid iterative methods on the PEZY-SC processor</a></dd>
<dt>今回：SC18</dt>
<dd><del>遊びに</del></dd>
<dd>情報収集＆日本に持ち帰って社内等へ共有</dd>
</dl>
</section>
<section>
<h3>今日取り上げるセッション</h3>
<p style="font-size: 90%">Pros and Cons of HPCx benchmarks<small>（HPCxベンチマークの賛否）</small></p>
<figure>
<img src="img/sc18_webpage.png" style="width: 40%"/>
<figcaption><a href="https://sc18.supercomputing.org/presentation/?id=bof107">https://sc18.supercomputing.org/presentation/?id=bof107</a>より引用</figcaption>
</figure>
</section>
<section>
<h3>BoFの概要</h3>
<p><strong>Birds of a Feather</strong>： <span>発表者たちの自由討論会みたいなもの</span></p>
<div style="font-size: 70%">
<p>発表者（敬称略、発表順）</p>
<ul>
<li>平木 敬（東京大学）</li>
<li>ウォルター・リウン（SURFsara, PRACE）</li>
<li>牧野 淳一郎（神戸大学・理化学研究所）</li>
<li>エリック・ストローマイアー（ローレンス・バークレー国立研究所）</li>
</ul>
</div>
<p>各発表者のスライドは<a href="http://www.jmlab.jp/?p=828">牧野研のページ</a>にある</p>
</section>
<section>
<h3>BoFの内容</h3>
<p>Andoさんの記事読んで！！</p>
<figure>
<img src="img/ando.png" style="width: 60%"/>
<figcaption><a href="https://news.mynavi.jp/article/sc18_bof107-1/">https://news.mynavi.jp/article/sc18_bof107-1/</a>より引用</figcaption>
</figure>
</section>
<section>
<p style="font-size: 300%">ご清聴ありがとうございました</p>
</section>
</section>
<section id="toc">
<h3>目次</h3>
<ol class="toc">
<li>概要</li>
<li>BoF紹介</li>
<li>私見と感想</li>
<li>まとめ</li>
</ol>
</section>
<section>
<h2>BoF紹介</h2>
<section class="toc">
<h3>目次</h3>
<ol class="toc">
<li>概要</li>
<li class="recent">BoF紹介</li>
<li>私見と感想</li>
<li>まとめ</li>
</ol>
</section>
<section>
<h3>以下</h3>
<p>各発表者の内容を（勝手に）まとめて紹介します</p>
<p>それぞれを時系列で知りたい人はAndoさんの記事を参照してください</p>
</section>
<section>
<h3>今のHPC・スパコン向けベンチマーク</h3>
<p>主に話題に上がっていたものは以下</p>
<ul style="font-size: 90%">
<li>Linpack, HPL, Top500</li>
<li>HPCC</li>
<li>NPB</li>
<li>SPEC</li>
<li>UEABS</li>
<li>HPCG</li>
<li>HPGMG</li>
</ul>
</section>
<section>
<h3>Linpack, HPL, Top500</h3>
<p>n次元<strong>密行列のLU分解</strong>による<br />線形方程式求解のFLOP/sを測定</p>
<ul style="font-size: 90%">
<li><strong>Linpack</strong> (1979)：最初の実装 in FORTRAN</li>
<li><strong>High Performance Linkpack</strong> (1991)：<br />スパコン向けに書き直した in C言語</li>
<li><strong>Top500</strong>(1993)：ランク付け開始（今に至る）</li>
</ul>
<p>全てのHPCベンチマークの原点<br />議論もここから出発する</p>
</section>
<section>
<h3>HPLの問題点</h3>
<p>1991年にNPB<を作った頃からLinpackは<br />「<strong>実アプリと合ってない</strong>」と言われていた</p>
<p>その理由は、ストローマイアー先生まとめ：</p>
<ul>
<li>浮動小数点演算に偏りすぎB/F=O(1/n)</li>
<li>今のアプリは（もう）HPLっぽくない</li>
<li>直感的な感覚と順位が合ってない</li>
<li>HPL特化機が簡単に作れてしまう</li>
</ul>
</section>
<section>
<h3>なぜまだHPLが使われるのか？</h3>
<p>いろんな計算機に<strong>適用しやすい</strong>から</p>
<ol style="font-size: 70%">
<li>「解くべき問題」だけが決まっている</li>
<li>ソースコードやアルゴリズムが変更化（演算量さえ変わってなければ）</li>
<li>問題規模を、計算機に合わせて変更化</li>
<li>出てくる性能がシステム規模に正相関するので、全系の測定が重要</li>
<li>3,4から、システム規模を変えた時の性能が推測しやすい</li>
<li>多くの場合DGEMMだけが問題になっているので高速化対象が分かりやすい（一部のメニーコアなアクセラレーター除く）</li>
</ol>
</section>
<section>
<h3>ではどうするのか？</h3>
<ul style="font-size: 150%">
<li>A. HPLだけを使い続ける</li>
<li>B. 新しいベンチマークを作る</li>
<li>C. HPLを含めた複数指標</li>
</ul>
</section>
<section>
<h3>B. 新しいベンチマークには何が必要？</h3>
<dl>
<dt>HPLの良いところは引き継ぐ</dt>
<dd style="font-size: 75%"><ul>
<li>問題規模が可変</li>
<li>性能はシステム規模に応じて上がる</li>
<li>ハードウェアの性能が点数に直結しやすい</li>
<li>最適化の余地がある（コードやアルゴリズムは固定しない）</li>
</ul></dd>
<dt>HPLを補間する</dt>
<dd style="font-size: 75%"><ul>
<li>演算律速ではない</li>
<li>Top500の順位とは異なる結果</li>
<li>ベンチマーク特化機が作りづらい</li>
</ul></dd>
</dl>
</section>
<section>
<h3>HPCx候補</h3>
<dl style="font-size: 80%">
<dt>HPGMG</dt>
<dd>多重格子法によるポアソン方程式求解</dd>
<dd>Vサイクルによって、1ベンチマーク中で<strong>問題規模が変わる</strong>のが特徴</dd>
<dt>HPCG</dt>
<dd>多重格子法前処理付共役勾配法による熱伝導方程式求解</dd>
<dd><strong>HPLの疎行列版</strong></dd>
<dd>MGも集団通信も浮動小数点演算もある</dd>
<dd>受容されつつある・・・？</dd>
</dl>
</section>
<section>
<h3>HPCGとHPGMGは何を測る？</h3>
<p>B/F性能を測る<br />→実用的に重要である<strong>メモリ帯域性能</strong>を表す</p>
<figure>
<img src="img/bf.jpg" style="width: 30%" />
<figcaption>ストローメイヤー先生のスライドより引用（重要な図なので後で自分で作り直したい）</figcaption>
</figure>
</section>
<section>
<h3>B/Fを上げれば良いのか？</h3>
<p><strong>違う</strong>：遅い（Fが小さい）と良くなってしまう</p>
<p><small>（既にそういうプロセッサーが生まれつつある、電力効率的な意味で）</small></p>
<p>「性能評価の『最大主成分』を演算性能とすれば、<br />B/Fは『他の主成分』として使うべき」<br />（ストローメイヤー先生）</p>
</section>
<section>
<h3>アプリ性能は何に律速するのか？</h3>
<p>現代計算機は複雑なので<strong>1つに決められない</strong></p>
<ul style="font-size: 80%">
<li>整数・浮動小数点演算</li>
<li>レジスタ数</li>
<li>キャッシュ量、幅、階層深さ</li>
<li>DRAM</li>
<li>ファイルI/O</li>
<li>ネットワーク</li>
</ul>
<p>京やポスト京の経験から、どれかに絞るのは難しい</p>
</section>
<section>
<h3>複数ベンチマークをまとめる</h3>
<p>1指標では無理<br />→想定アプリのベンチマークを複数まとめればいい</p>
<ul>
<li>NASA Parallel Benchmark (1991)</li>
<li>HPC Collections (2005)</li>
<li>など...</li>
</ul>
<p>→廃れた</p>
<p>「今」を測れても、将来を測れないから</p>
</section>
<section>
<h3>指標を組み合わせる</h3>
<p>HPL性能=f<br />HPLで測定できない指標を取るベンチマーク性能=x</p>
<p><strong>x/fが大きいベンチマーク</strong>が良い。が・・・</p>
<ul style="font-size: 90%">
<li>ハードウェア的にはx/fを上げると消費電力が上がる</li>
<li>xが難しいので手法を改良して必要x/fを下げようと頑張るのがHPCアルゴリズム研究者の意義</li>
</ul>
</section>
<section>
<h3>「今ほしい計算機」を調べたい？</h3>
<p>計算機の調達、借りる計算機の選定・・・</p>
<p>複数ベンチマークをまとめるやつが適している</p>
<ul>
<li>UEABSなど</li>
</ul>
<p>「今すぐに必要な」アプリ性能を見れるので</p>
</section>
</section>
<section>
<h2>私見と感想</h2>
<section class="toc">
<h3>目次</h3>
<ol class="toc">
<li>概要</li>
<li>BoF紹介</li>
<li class="recent">私見と感想</li>
<li>まとめ</li>
</ol>
</section>
<section>
<h3>私見</h3>
<ul style="font-size: 80%">
<li>HPLにはHPLの良さがあり、これからも続けるべきベンチマーク</li>
<li>「実アプリ性能」を測るベンチマークは難しい</li>
<li>必要なアプリケーションは時代によって変わるので、実アプリ性能をベンチマークの指標にすべきではないのでは</li>
<li>アプリケーションによって測定できるハードウェアの何かの性能をベンチマークする</li>
<li>現時点では「HPLとHPCGの間」というドンガラ先生の趣旨で良さそう。</li>
</ul>
</section>
<section>
<h3>感想</h3>
<ul>
<li>英語難しかった・・・<small>（平木先生の英語が一番聞き取りやすかった）</small></li>
<li>紹介しなかったが、SCは展示もとても面白い</li>
<li>JFK記念館は期待以上に良かった</li>
<li>ダラスの<strong>バッファロー肉ステーキ</strong>はうまい</li>
</ul>
</section>
</section>
<section>
<h2>まとめ</h2>
<section class="toc">
<h3>目次</h3>
<ol class="toc">
<li>概要</li>
<li>BoF紹介</li>
<li>私見と感想</li>
<li class="recent">まとめ</li>
</ol>
</section>
<section>
<h3>まとめ</h3>
<ol>
<li>HPLに代わるベンチマークはない。これからもHPLが使われる意味はある</li>
<li>実アプリ性能を表す魔法のベンチマークもない</li>
<li>HPLの良いところそのままに、HPLが計測できない指標のベンチマークが必要</li>
<li>HPCGがB/Fを測定できているので、候補？</li>
</ol>
<p><strong>SC楽しい＆有意義</strong>なので、みんな行きましょう！！</p>
</section>
<section>
<p style="font-size: 300%">return 0;</p>
<p><small>Thanks @vincent.dieckhoff for helping my English listening</small></p>
</section>
</section>
</div>
</div>
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