GPU nap 2013

Thursday 20 Jun 2013, 08:00 → 18:00 Europe/Budapest

Tanácsterem (18-as épület)

GPU programozás a tudományos kutatásban

1 Megnyitó¶

Speaker: Gábor Pető (Wigner)

2 Praktikus információk¶

Speaker: Dr Gergely Gábor Barnaföldi (MTA Wigner FK)

Slides GPUnap2013_technikai_Informaciok.pdf

3 Phi, fa, virág - egy csokor gyorsító¶

Mit válasszak: áttekintés a rendelkezésre álló HPC arhitektúrákról.

Speaker: Gábor Lehoczky (Silicon Computers Kft)

Slides

• GPU_nap_2013_SGI.pdf
• GPU_nap_2013_SGI.pptx
• NB5UV5ES.mp4

4 GPU megoldások a Medisónál¶

A Mediso Kft. több mint 20 éve foglalkozik orvosi képalkotó berendézesek fejlesztésével. A jelentős számítási kapacitást igénylő képfeldolgozó szoftverek kidolgozása is házon belül történik, amelyeket részben GPU architektúrán implementáltunk. Jelenleg elsősorban három modalitás: a CT, a PET és a SPECT rekonstrukciós algoritmusai körül csoportosulnak az erőfeszítések.

Speaker: András Wirth (Mediso Kft)

Slides 2013-06-20_Mediso-SPECT_06.pptx FP.avi

5 (GPU) Klaszterszintű párhuzamosság a gravitációkutatás szolgálatában¶

Az általános relativitáselmélet alapjául szolgáló egyenltek lineáris közelítések nélkül mind analitikusan, mind numerikusan nehezen kezelhetőek. Ahhoz, hogy megfelelő pontossággal legyünk képesek vizsgálni kozmológiai eseményeket görbült téridőn, minden lehetséges erőforrást szükséges kiaknázni. Ebben nyújthat segítséget a Gripper nevű sozftver, amely egy véges differenciát alkalmazó rácsszámoló program, amely képes egy klaszterben az összes CPU-t/GPU-t bevonni a számolásokba, mindezt valós idejű vizualizációval megtámogatva.

Speaker: Máté Ferenc Nagy-Egri (Wigner FK)

Slides Klaszterszintű_párhuzamosság_a_gravitációkutatás_szolgálatában_16_9.pptx

6 Erősen korrelált rendszerek szimulációja NVIDIA CUBLAS könyvtár segítségével: egyszerűen és hatékonyan (Lendület kutatócsoport)¶

Napjainkban a sűrűségmátrix renormálásicsoport algoritmus (DMRG) az alacsony dimenziós erősen korrelált rendszerek szimulációjának vezető numerikus eszköze. Az algoritmus futási idejét lineáris algebrai műveletek dominálják, melyek lehetővé teszik, hogy a GPU-ban rejlő számítási potenciált könnyedén és hatékonyan kiaknázzuk. Az algoritmus legköltségesebb része különböző méretű, párhuzamosan végezhető mátrix-mátrix műveletek soraként írható fel. A prezentációban egy hibrid megoldás kerül bemutatásra, melyben a műveletek egy sorba rendezést követően CPU-n és GPU-n elosztva hajthatók végre. Az algoritmus profilját elemezve a második legidőigényesebb részt a nagy méretű, szélsőségesen aszimmetrikus mátrix-vektor műveletek adják. Méréseink alapján ezen speciális típusú mátrix-vektor szorzásokra indokoltnak találtuk egy optimalizált kernel bevezetését.

Speaker: Csaba Nemes (PPKE-ITK)

Slides csnemes_gpu_napok_2013.pdf

11:00 KV, tea, süti

7 Statisztikus fizikai modellek extrém nagy szimulációja¶

Áttekintem a statisztikus fizika nagy számítástechnikai kihívásait, különös tekinettel felületfizikai problémákra. Bemutatom, hogy egy német-magyar együttműködésben, melyet az NVidia is támogatott hogyan valósítottuk meg bináris sejtautomata rácsmodellek és felületek hatékony GPUs szimulációját. A nagy sebességek mellet extrém nagy méretek vizsgálata is lehetővé vált, így fontos problémak referencia pontjává váltak ezen kutatási eredményeink. Rámutatok további alkalmazásokra rendezetlen rendszerekben vagy a mintázat képződés leírására. Parallel optimalizációs tanulságokat ismertetek.

Speaker: Géza Odor (MTA MFA)

Slides GPUnap2013.pdf GPUnap2013.ppt

8 Anyagtudomány GPU-klasztereken: Trendek és lehetőségek¶

Ebben az előadásban számba vesszük az anyagtudományban alkalmazott mintázatképződési modellek főbb numerikus megoldási módszereit, illetve megvizsgáljuk azok GPU specifikus implementálhatóságának lehetőségeit és aktuális fejlődési irányait. Manapság egyre nagyobb teret nyernek a különböző GPU klaszter megoldások, melyekkel minden eddiginél hatékonyabban kezelhetőek olyan problémák, melyek megoldása korábban megoldhatatlannak tűnő nehézségekbe ütközött. Az előadásban a már ismert numerikus módszerek GPU-ra való alkalmazása és optimalizálása mellett hangsúlyozni szeretnénk az eszközök architekturális sajátságai miatt szükségessé vált elméleti numerikus módszertani kutatások jelentőségét is.

Speaker: Gyula Toth (MTA Wigner FK SZFI)

Slides GPU2013_Toth.pdf

9 Masszivan párhuzamos platformok: lehetőségek és kihívások¶

Speaker: Balázs Keszthelyi (Kishonti Informatika Kft)

Slides KB_Masszívan_Parhuzamos_Platformok.pptx

10 GPU párhuzamosítási lehetőségek az agyi aktivitás forráslokalizáció probléma megoldásában¶

Az előadás ismerteti a Pannon Egyetemen folyó agyi képalkotó kutatásokhoz kapcsolódó GPU kutatás-fejlesztési feladatok jelenlegi eredményeit. Bemutatásra kerül az ENIAC-CSI EU projekthez fejlesztett EEG forráslokalizációs szoftver, amely GPU architektúrát használ a vizualizációs és számítási feladatok megoldására. Az előadásban kitérünk a forráslokalizáció feladatra, ennek szerepére az epilepszia gyógyításában, az ismert lokalizációs módszerekre, majd az általunk implementált párhuzamos számítási algoritmusok eredményeire. Az előadás kitér a GPU architektúrából adódó speciális problémákra, valamint a fejlesztés során szerzett tapasztalatokra is.

Speaker: Zoltán Juhász (Pannon Egyetem)

Slides GPU_KFKI_Juhasz.ppt

12:50 Ebéd

11 Intel MIC alapú eszközök¶

Az Intel új, MIC (many integrated core) alapú termékekkel, igyekszik kiszolgálni a nagyteljesítményű számítástechnikai igényeket. Az előadás egy összefoglalót hallhatunk az Intel MIC alapú eszközeiről.

Speaker: József Gacsal (Intel)

12 Az MTA SZTAKI Big Data - Lendület csoport kutatási programja¶

Kis adat nagy számításigényű feladata például képek tartalom alapú osztályozása, nagyon nagy adat feldolgozását jelenti például Internet archívumok anyagából jellemzők kinyerése. Miközben az előbbi feladatokat grafikus koprocesszorok, az utóbbiakat pedig nagy diszk sávszélességgel rendelkező számítógép-klaszterek és például a MapReduce paradigma segítségével hajthatjuk végre, a nagyon nagy adatok komplex elemzése speciális, egyedi rendszereket igényel. Ilyen feladat hálózatba szerveződött nagy adatok elemzése, amelyekre példa az emberi viselkedés, a közlekedés, a közösségi média. Az előadásomban bemutatom a MTA SZTAKI Big Data - Lendület csoport által kialakított hardver-szoftver infrastruktúrát, amelyet a hálózatok, az online média, és az informatikai rendszerek eseményeinek elemzésére alakítottunk ki, és összehasonlítom a MapReduce paradigmán túllépő rendszerek, a GraphLab a Stratosphere, és az adatfolyamok kezelésének lehetőségeit.

Speaker: András Benczur (MTA SZTAKI)

Slides GPU-Wigner-SZTAKI-Lendeulet-2013jun20.pptx

13 Mozgó alakzatok valósidejű 4D-s rekonstrukciója és megjelenítése¶

A számítógépes látás és számítógépes grafika egyik perspektivikus kutatási területe dinamikus 3D modellek létrehozását célozza meg. A feladat – bonyolultsága miatt – speciális stúdiót igényel, ahol a mozgó alakzatról több nézőpontból készíthetünk videofelvételeket. A probléma nagy számításigényű volta miatt, ezt csak egy korszerű videokártya igénybevételével lehet elérni. Az előadásban bemutatok egy a Magyar Tudományos Akadémia Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézete 4D Studiójának fejlesztett szoftverkomponenst, mely lehetővé teszi a valós idejű rekonstruálást és megjelenítést. A fejlesztés során meg kellett határozni azokat a képfeldolgozó és számítógépes grafikai algoritmusokat, amelyek hatékonyan implementálhatóak GPU-s környezetben, és egy végrehajtási futószalagba (pipeline) szervezve őket megoldják a feladatot.

Speaker: József Hapák (MTA SZTAKI)

Slides

• hapakj_gpu_nap.pdf
• hapakj_gpu_nap.pptx
• rt-textured-1-light.mpg
• rt-textureless-1-light.mpg

14 Részekcse-alapú implicit felületek megjelenítése¶

Részecske-alapú (lagrange-i) fizikai szimulációk eredményeképpen gyakran kapunk mozgó bázisfüggvények összegeként adott sűrűségmezőket, és ezeknek sokszor egy szintfelületét szeretnénk megjeleníteni. A sűrűségmező rekonstrukciójára a metaball-modell használható. Az adódó implicit felület megjelenítése erőforrásigényes és nehezen párhuzamosítható. Az előadás a lehetséges GPU-alapú megoldási stratégiákat, azok előnyeit és hátrányait vizsgálja. Szó lesz a távolságmezővel modellezhető geometriákról és azok megjelenítéséről is.

Speaker: László Szécsi (Budapesti Műszaki és Gazdaságtuományi Egyetem)

Slides

• gpuday2013-meta.pptx
• metaff.wmv
• metcut.avi

15:20 Kv, tea, süti

15 Az óriásbolygó-magok őrangyalai: protopanetáris anticiklonok¶

Bolygókeletkezési elméletek szerint a por–gáz korongba még beágyazódott, ~10 földtömegű óriásbolygók magjait a központi csillag a korong eltűnése előtt elnyeli azok gyors migrációja következtében. Korábbi vizsgálatok szerint az ún. akkréciós "dead zone" határon migrációs csapda jön létre, orvosolva a fentebb említett elméleti problémát. Kétdimenziós hidrodinamikai szimulációim szerint azonban a migrációs csapdák, csak bizonyos esetekben hatékonyak. Ennek következtében, bár a dead zone határok az amúgy lassú bolygómagakkréciós keletkezési folyamatokat a kívánt mértékben felgyorsíthatják, mégsem úgy működnek mint azt korábban gondoltuk. A bolygómagok csak akkor fogódnak be, ha a dead zone határon a viszkozitáscsökkenés olyan kis tartományban történik, hogy ennek hatására nagyskálájú örvényképződés indul meg.

Speaker: Zsolt Regaly (MTA CSFK)

Slides Regaly_GPU_2013.pdf

16 Gyors-Fourier transzformáció és alkalmazásai grafikus processzorokon¶

FFT algoritmusok rövid áttekintése, implementációs megfontolások, alkalmazások sajátosságai, FFT generálása GPU-ra.

Speaker: Ádám Nagy (ELTE)

Slides fftgen.pdf

17 N-test gravitációs problémák megoldása magas rendű Runge-Kutta integrátorral¶

Az égi mechanikai problémák vizsgálata legtöbbször nagy pontosságú integrálást igényel, mely szerencsére kiválóan párhuzamosítható GPU-k felhasználásával. Bolygórendszerek kialakulásának modellezésekor szükség van a több tízezer bolygó-csírák mozgásának pontos kiszámítására, az ütközések detektálására, valamint az egyes testek növekedésének pontos követésére.

Speakers: Prof. Emese Forgács-Dajka (ELTE Csillagászat Tanszék), Laszlo Dobos (ELTE)

18 Megawattnyi informatika - a Wigner Adatközpont és CERN Tier-0 hosting¶

Az előadásban áttekintjük a júniusban ünnepélyesen felavatott Wigner Adatközpont jellemzőit, különös tekintettel a CERN Tier-0 központjának hosztolt üzemeltetésére.

Speaker: Szabolcs Hernáth (MTA Wigner FK)

19 CERN@WIGNER ADATKÖZPONT MEGTEKINTÉSE¶