Performance portable Vlasov code with C++ parallel algorithm

C++ parallel algorithmによる性能可搬Vlasovコードの開発

朝比 祐一   ; Padioleau, T.*; Latu, G.*; Bigot, J.*; Grandgirard, V.*; Obrejan, K.*

Asahi, Yuichi; Padioleau, T.*; Latu, G.*; Bigot, J.*; Grandgirard, V.*; Obrejan, K.*

本論文では、C++ parallel algorithmによる性能可搬な運動論的プラズマシミュレーションコードの実装について論じる。言語標準の並列アルゴリズムstdparと抽象的高次元配列mdspanにより、可読性および生産性を損なわずに性能可搬な実装が可能であることを示す。Intel Icelake、NVIDIA V100およびA100 GPUにおいて、アプリケーションの性能はKokkos版に対し 20%の範囲であった。将来的にAMDやIntel GPUにおいて利用可能になるという前提であれば、C++ parallel algorithmはエクサスパコンにおいて有力な高生産かつ性能可搬な実装手法となり得る。

This paper presents the performance portable implementation of a kinetic plasma simulation code with C++ parallel algorithm to run across multiple CPUs and GPUs. Relying on the language standard parallelism stdpar and proposed language standard multi-dimensional array support mdspan, we demonstrate that a performance portable implementation is possible without harming the readability and productivity. We obtain a good overall performance for a mini-application in the range of 20% to the Kokkos version on Intel Icelake, NVIDIA V100, and A100 GPUs. Our conclusion is that stdpar can be a good candidate to develop a performance portable and productive code targeting the Exascale era platform, assuming this approach will be available on AMD and/or Intel GPUs in the future.