2、实现百亿亿次级计算及MPI相关算法探索

实现百亿亿次级计算及MPI相关算法探索

百亿亿次级计算的硬件/软件协同设计

在追求百亿亿次级计算的道路上，协同设计是美国能源部战略的关键要素。当前，有多项研究探讨了潜在的百亿亿次级架构，识别出关键技术挑战，并开展了相关研究来应对这些挑战。

架构研究固然重要，但仅靠它无法跨越高性能计算（HPC）社区面临的能源、内存、并行性、局部性和弹性等障碍，系统软件和算法创新同样不可或缺。由于架构和软件预计都会发生显著变化，因此有潜力借鉴嵌入式计算社区开发的协同设计方法，同时也需要为高性能计算开发新的协同设计方法。

目前，硬件/软件协同仿真工作正在进行中，这是协同设计的核心。例如，结构仿真工具包（SST）由多个机构和公司共同开发和使用。SST是多个协同设计中心的支持工具，可用于了解当前和未来算法在百亿亿次级架构上的性能，并进行权衡研究，分析架构变化对应用程序性能的影响。协同设计要求在考虑架构变化的好处时，也要考虑其成本（研发投资、硅面积和能源），并且应尽可能利用现有的行业路线图。

研究还在评估将迷你应用程序作为实现协同设计的工具的潜力。目标是在约1000行代码的迷你应用程序中捕获关键计算内核。研究界和计算机公司对迷你应用程序的使用都表现出了极大的兴趣。对于微处理器公司来说，理解数百万行代码的应用程序很困难，而且应用程序代码或关键库可能存在出口限制，这使得全球研究界难以参与。迷你应用程序也需要不断发展，并且可以成为代码团队了解在百亿亿次级系统上哪些可行、哪些不可行的机制。通过比较应用程序和迷你应用程序在不同微处理器上的性能，并增加核心数量，研究聚焦于了解迷你应用程序能在多大程度上代表完整应用程序。初步结果表明，迷你应用程序可用于预测应用程序在不同微处理器上的相对性能，还能预测可