GROMACS on AMD GPU-Based HPC Platforms: Using SYCL for Performance and Portability

GROMACS是一款广泛使用的分子动力学软件包，其重点是跨广泛平台的性能、可移植性和可维护性。由于其早期算法重构和灵活的异构并行化，GROMACS已经成功地利用GPU加速器超过十年。随着HPC加速器平台的多样化和没有明显的选择多供应商编程模型，GROMACS项目发现自己处于一个十字路口。性能和可移植性要求以及对基于标准的解决方案的强烈偏好，促使我们选择在AMD和英特尔的新HPC GPU平台上使用SYCL。自GROMACS 2022发布以来，SYCL后端已成为准备面向像LUMI和Frontier这样的exascale HPC架构的AMD GPU的主要手段。SYCL是一种基于C++17的硬件加速器编程标准，可跨平台、免费使用，允许使用相同的代码以最小的特殊化来针对所有三个主要供应商的GPU。虽然SYCL实现建立在本地工具链上，但这种方法的性能并不立即明显。生物分子模拟具有挑战性的性能特征：延迟敏感性、需要强大的扩展性和典型迭代时间短至数百微秒。因此，在各种问题规模和扩展方案中获得良好的性能尤其具有挑战性。在这里，我们分享了我们为使用SYCL准备AMD GPU平台的GROMACS的工作结果，并展示了在搭载MI250X加速器的Cray EX235a机器上的性能。我们的研究结果表明，在不牺牲主要性能的情况下，可实现可移植性。我们提供了一个节点级内核和运行时性能的详细分析，旨在与HPC社区分享使用SYCL作为性能可移植GPU框架的最佳实践。

将GROMACS软件在AMD和Intel GPU平台上进行性能和可移植性的优化，以应对高性能计算的需求。

使用SYCL作为跨平台、免费、基于C++17的标准，实现代码在多个GPU供应商上的最小特化，并在Crat EX235a机器上的MI250X加速器上展示了性能。

论文提供了关于使用SYCL作为性能可移植GPU框架的最佳实践，包括节点级内核和运行时性能的详细分析。此外，论文还表明，即使在具有挑战性的生物分子模拟中，也可以实现可移植性而不会牺牲性能。

该论文没有提到其他相关研究。