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ORKA-HPC - OpenMP für rekonfigurierbare heterogene Architekturen

Verbundpartner

Assoziierte Partner

  • Intel GmbH

Universität zu Köln, Regionales Rechenzentrum (RRZK)

- Projektkoordination - 

Prof. Dr. Ulrich Lang, Viktor Achter, Dr. Stefan Zellmann

Am RRZK werden seit vielen Jahren verschiedenartigste Prozessorarchitekturen auf ihre Eignung für Nutzerprogramme hin untersucht. Ziel hierbei ist es, Nutzer-Codes auf Clustern von CPUs oder anderen Architekturen wie GPGPUs, Xeon Phi sowie FPGAs skalierbar und effizient laufen lassen zu können und das Wissen um diese Technologien und Parallelisierungsschemata besser zu verstehen. Das RRZK leitete das BMBF-Projekt „NGSgoesHPC“, mit dem Ziel, verschiedene Alignment und Assembly Algorithmen aus dem Bereich des Next Generation Sequencing skalierbar zu machen. Hierbei wurde ein tiefes Verständnis dieser Algorithmen und Ihrer Eignung für moderne Prozessoren entwickelt. Im BMBF-Projekt „SMOOSE - Systemische Analyse von Modulatoren der onkogenen Signalübertragung“ beschäftigt es sich mit der Beschleunigung einer erfolgreichen Genanalyse Pipeline auf Basis von FPGAs.

Friedrich Alexander Universität (FAU)

Prof. Dr. Michael Philippsen

Die Gruppe von Michael Philippsen (FAU) kann für einen Großteil der im Projekt relevanten Forschungsbereiche auf ihre langjährigen Erfahrungen zurückgreifen. Dazu zählen der Übersetzerbau, parallele Programmiersprachen für Multicore-Systeme, die Code-Erzeugung und die Implementierung von Middleware für heterogene Plattformen, Source-to-Source Übersetzer im OpenMP-Umfeld für GPUs, die Programmierung von Multicore-CPUs und Beschleunigern in Clustern und Grids sowie die Entwicklung von Laufzeitsystemen für heterogene und parallele Umgebungen einschließlich HPC. Darüber hinaus liegen Erfahrungen vor bei der effizienten Realisierung von verteiltem Shared-Memory, der Systemsoftware-Optimierung für eingebettete Systeme sowie der Analyse von Quellcode-Archiven auf ähnliche Code-Segmente.

Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB)

Dr. Thomas Steinke

Am ZIB wurde im letzten Jahrzehnt Kompetenz bei der Nutzung von heterogenen Plattformen (FPGA, GPGPU, Intel MIC) in HPC- und Enterprise-Anwendungen aufgebaut. Im Bereich Reconfigurable Computing wurde eine Reihe von Rechenplattformen (Cray XD1, SGI RASC100, Convey HC1) und FPGA-Boards (Nallatech HC101) mit hochsprachlichen Ansätzen (Mitrion-C, ROCCC) evaluiert. Im Rahmen der OpenFPGA-Initiative sind das generische Plattform API „OpenFPGA GenAPI“ und ein API für die Anwendungsklasse Moleküldynamik entwickelt worden.

Fraunhofer SCAI

Horst Schwichtenberg

SCAI und ZIB waren Projektpartner im BMBF-Projekt „ENHANCE - enabling heterogeneous hardware acceleration using novel programming and scheduling models“, um die bessere Integration und vereinfachte Nutzung heterogener Rechnersysteme mit Multicore-CPUs, GPUs und FPGAs zu ermöglichen. Mit dem entwickelten Framework konnten insbesondere für Multicore-CPUs und GPUs Teillösungen für einfachere Programmierbarkeit, Performance-Abschätzung und Scheduling auf heterogene Recheneinheiten entwickelt und bei den Industriepartnern erfolgreich getestet werden. Darüber hinaus wurden Module im Bereich der Bildverarbeitung und Datenreduktion auf FPGAs entwickelt, die zur Echtzeitverarbeitung von großen Datenmengen benutzt werden. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse sollen in dieses Projekt mit einfließen.

Jesko Schwarzer

Freiberufler (Externe Vergabe)

Jesko Schwarzer hat in seinem StartUp (CreateIt AG, 1999-2000) einen Proof Of Concept eines Raytracing ASICs durchgeführt. Innerhalb eines 43 köpfigen Teams war er stellvertretender Vorsitzender der AG und als CTO verantwortlich für die Steuerung der Vorentwicklung inklusive Simulation. Seit dem bearbeitete er diverse SW und HW Entwicklungsprojekte bei verschiedenen weltweit tätigen Konzernen.

Beispiele seiner Arbeit sind: In der Medizintechnik ist unter seiner Mithilfe der „Weltweit schnellste VolumeRenderer“ entstanden; Bei der Firma Sirona Dentaltechnik GmbH (2014) wurden mittels CUDA und OpenCL eine Geometrierekonstruktionen des Gebisses durchgeführt, wobei die OpenCL- und ein Teil der CUDA-Implementation und Optimierung von Herrn Schwarzer durchgeführt wurden; bei der Jena Optronik GmbH (2009) ist ein FPGA basiertes Wärme-Bild-Beobachtungs-Gerät entstanden, welches eine FPGA basierte Bildauswertung auf Basis eines Xilinx Spartan 3 durchführt. In der Rolle als Hardwareentwickler hat Herr Schwarzer die komplette Hardwareentwicklung (inklusive der FPGA-Teile) geleitet und geleistet; In einem herausragenden Projekt bei der Firma RTT AG (2010-2012) ist der - gemäß nVidia Zitat - „Weltweit schnellste industrielle Raytracer“ auf Basis eines nVidia FERMI Board mit 6GB Speicher entstanden.