Comparativa del rendimiento de una GPU usando OpenMP, OpenACC O CUDA

Abstract

La idea central de este TFG es comparar el uso y rendimiento de una GPU cuando se programa con diferentes técnicas (OpenACC, OpenMP o CUDA) para acelerar aplicaciones computacionalmente costosas. La programación de GPU se puede hacer tanto con el uso de directivas tales como son OpenMP y OpenACC, que permiten mantener el código original hasta cierto punto, como una conversión más directa al lenguaje CUDA, el cual requiere un mayor trabajo a la hora de modificar el código para adaptarlo a la forma en que este lenguaje funciona. En este TFG no solo se realizarán análisis en las diferencias de rendimiento de cada versión, sino que también se medirá el tiempo necesario para desarrollar y depurar cada una de ellas. Para ello, se usarán varios ejemplos sencillos, fáciles y conocidos, aunque computacionalmente costosos. Los ejemplos elegidos son el algoritmo de multiplicación de matrices, el algoritmo de cálculo del número pi, un simulador simple de dinámica molecular, el algoritmo de Mandelbrot, y un simulador simple que simula la transferencia de calor de una placa calentada. ---ABSTRACT---The main idea of this TFG is to compare the use and performance of the GPU when it is used to accelerate computationally expensive applications. GPU programming offers both the use of directives such as OpenMP and OpenACC, which allow to keep the original structure of the code to a certain extent, and a more direct conversion to the CUDA language, which requires more work to modify said structure to be adapted to the language’s workings. In this TFG, such versions will not only be analyzed to compare their performance and execution speed, but also the time needed to develop and debug each of them will be measured. For this, several simple, easy and well-known examples will be used, although computationally expensive. The ones selected for this work are the matrix multiplication algorithm, pi-calculation algorithm, a simple simulation of molecular dynamics, the Mandlebrot algorithm, and a simple simulation that checks the temperatures of a heated plate.