Limitations of the Playstation 3 for High Performance Cluster Computing

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Jean-Noël Charbonneau
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1 Introduction Plan Limitations of the Playstation 3 for High Performance Cluster Computing July 2007

2 Introduction Plan Introduction Intérêts de la PS3 : rapide et puissante bon marché L utiliser pour faire une grille de calcul performante?

3 Introduction Plan Grille de calcul Cell Cell Cell PS3 PS3 PS3 Cell PS3 Cell PS3 grille Cell PS3

4 Introduction Plan Plan 1 Architecture des composants Processeur Cell Playstation 3 Grille de calcul 2 Test de la grille Présentation Résultats théoriques Résultats expérimentaux

5 Architecture des composants Première partie I Architecture des composants

6 Architecture des composants Processeur Cell Architecture unite de calcul unite de calcul unite de calcul unite de calcul unite de calcul unite de calcul unite de calcul unite de calcul bus PowerPC Memoire I/O

7 Architecture des composants Processeur Cell Points forts Points forts : organisation de la mémoire transferts rapides grande fréquence contrôle total du développeur sur le matériel optimisations possibles

transferts rapides grande fréquence contrôle total

8 Architecture des composants Processeur Cell Points faibles Mais : le développeur doit respecter des contraintes strictes pour que le code soit optimisé organisation de la mémoire beaucoup de transferts ne convient pas à l algèbre linéaire creuse double précision très lente

soit optimisé organisation de la mémoire beaucoup de transferts ne

9 Architecture des composants Processeur Cell Contraintes Contraintes de programmation : utiliser des opérations vectorielles aligner les données en mémoire masquer le coût des communications entre la mémoire partagée et les unités de calcul par le coût des calculs réutiliser au maximum les données du cache dérouler les boucles réduire le nombre de branchements

communications entre la mémoire partagée et les unités de calcul par le coût des calculs

10 Architecture des composants Playstation 3 Architecture Matériel : un processeur Cell une mémoire de 256 Mo une carte Gigabit Ethernet et une carte graphique Logiciel : Game OS (hyperviseur) installé sur une unité de calcul Problèmes : accès au réseau ralenti carte graphique inaccessible une unité de calcul perdue (+1 pour Linux)

Logiciel : Game OS (hyperviseur) installé sur une unité de calcul Problèmes :

11 Architecture des composants Playstation 3 Architecture Matériel : un processeur Cell une mémoire de 256 Mo une carte Gigabit Ethernet et une carte graphique Logiciel : Game OS (hyperviseur) installé sur une unité de calcul Problèmes : accès au réseau ralenti carte graphique inaccessible une unité de calcul perdue (+1 pour Linux)

12 Architecture des composants Playstation 3 Points forts Points forts :?

13 Architecture des composants Playstation 3 Points faibles Points faibles : Game OS deux unités de calcul occupées mémoire insuffisante pour des calculs sur de grandes matrices

14 Architecture des composants Grille de calcul Grille de calcul Architecture : grille Protocole : MPI, avec des performances très diminuées dues à l hyperviseur (bande passante : 60%)

15 Test de la grille Deuxième partie II Test de la grille

16 Test de la grille Présentation Test et algorithme Test : produit de matrices denses Algorithme : stockage par blocs acyclique des matrices. À chaque étape i, on multiplie la i e colonne de A par la i e ligne de B. Deux cas : masquer le coût des communications par les calculs ou pas.

À chaque étape i, on multiplie la i e colonne de A par la i e ligne de

17 Test de la grille Présentation Test et algorithme Test : produit de matrices denses Algorithme : stockage par blocs acyclique des matrices. À chaque étape i, on multiplie la i e colonne de A par la i e ligne de B. Deux cas : masquer le coût des communications par les calculs ou pas.

18 Test de la grille Présentation Un petit dessin vaut mieux qu un long discours i d e f B i a ad ae af A b bd be bf c cd ce cf

19 Test de la grille Présentation Caractéristiques Caractéristiques : Donnée Notation Valeur Nombre de processeurs np 4 Taille d un vecteur (en octets) fpsize 4 Bande passante du réseau bw 600 Mb/s Performance maximale d une PS3 peak 25, 6 6 Gflop/s

processeurs np 4 Taille d un vecteur (en octets) fpsize 4

20 Test de la grille Résultats théoriques Hypothèses Hypothèses du modèle : si plusieurs communications en même temps : même performance que lorsqu elles ont lieu séparément envoyer un message à n processeurs : même coût qu envoyer un message de longueur n à 1 processeur unités de calculs et bande passante utilisées avec leur performance maximale

envoyer un message à n processeurs : même coût qu envoyer un message de longueur n à 1

21 Test de la grille Résultats théoriques Modèle calculs < communications calculs > communications

22 Test de la grille Résultats expérimentaux Une seule unité de calcul

23 Test de la grille Résultats expérimentaux Six unités de calcul

24 Test de la grille Le modèle est bon. La grille de calcul l est moins.

25 Test de la grille Une étude solide pour les personnes souhaitant utiliser une grille de calcul de PS3. Utiliser des PS3 ne semble pas être très performant... Problèmes rencontrés : Parfois, manque de précisions. Pas de comparaison avec d autres architectures.

26 Test de la grille Une étude solide pour les personnes souhaitant utiliser une grille de calcul de PS3. Utiliser des PS3 ne semble pas être très performant... Problèmes rencontrés : Parfois, manque de précisions. Pas de comparaison avec d autres architectures.

27 Test de la grille Des questions?

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