Zusammenfassung
Moderne Many-Core-Architekturen bieten ein sehr hohes Potenzial an Rechenleistung. Dies macht sie besonders für Anwendungen aus dem Bereich des wissenschaftlichen Hochleistungsrechnens und der Simulationstechnik attraktiv. Die Architekturen folgen dabei einem Ausführungsparadigma, das sich am besten durch den Begriff “Many-Threading” beschreiben lässt. Wie alle nanoelektronischen Halbleiterschaltungen leiden auch Many-Core-Prozessoren potentiell unter störenden Einflüssen von transienten Fehlern (soft errors) und diversen Arten von Variationen. Diese Faktoren können die Zuverlässigkeit von Systemen negativ beeinflussen und erfordern Fehlertoleranz auf allen Ebenen, von der Hardware bis zur Software. Auf der Softwareseite stellt die Algorithmen-basierte Fehlertoleranz (ABFT) eine ausgereifte Technik zur Verbesserung der Zuverlässigkeit dar. Der Aufwand für die Anpassung dieser Technik an moderne Many-Threading-Architekturen darf jedoch keinesfalls unterschätzt werden. In diesem Beitrag wird eine effiziente und fehlertolerante Abbildung der Matrixmultiplikation auf eine moderne Many-Core-Architektur präsentiert. Die Fehlertoleranz ist dabei integraler Bestandteil der Abbildung und wird durch ein ABFT-Schema realisiert, das die Leistung nur unwesentlich beeinträchtigt.
Abstract
Modern many-core architectures provide a high computational potential, which makes them particularly interesting for applications from the fields of scientific high-performance computing and simulation technology. The execution paradigm of these architectures is best described as “Many-Threading”. Like all nano-scaled semiconductor devices, many-core processors are prone to transient errors (soft errors) and different kinds of variations that can have severe impact on the reliability of such systems. Therefore, fault-tolerance has to be incorporated at all levels, from the hardware up to the software. On the software side, Algorithm-based Fault Tolerance (ABFT) is a mature technique to improve the reliability. However, significant effort is required to adapt this technique to modern many-threading architectures. In this article, an efficient and fault-tolerant mapping of the matrix multiplication to a modern many-core architecture is presented. Fault-tolerance is thereby an integral part of the mapping and implemented through an ABFT scheme with marginal impact on the overall performance.
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