UNIVERSITÄT ZU KÖLN

Das Projekt ORKA-HPC befasst sich mit heterogenen HPC-Architekturen unter Einsatz von FPGA-Beschleunigern. Die Rekonfigurierbarkeit von FPGAs ermöglicht sehr effiziente Implementierungen ausgewählter algorithmischer Kernels verschiedener Applikationsklassen. Dabei ist die Programmierung von FPGAs bisher vorwiegend Spezialisten vorbehalten und sehr zeitaufwendig, wodurch deren Verwendung im HPC-Bereich derzeit noch selten ist. Jüngste Entwicklungen adressieren die bessere Kopplung zwischen FPGA-Subsystem und Host. ORKA-HPC beabsichtigt FPGAs den Softwareentwicklern im HPC-Bereich zugänglich zu machen und den Software-Portierungsaufwand auf FPGAs wesentlich zu reduzieren.

Hierzu soll eine produktive Verwendbarkeit von FPGAs über OpenMP, als bislang am stärksten adaptiertes Shared Memory Programmiermodell, etabliert werden. Bisherige OpenMP-Implementierungsversuche konzentrieren sich auf die Umsetzung einzelner Teilaspekte und adressieren insbesondere nicht die für HPC notwendigen Performance-Aspekte. Für einen ganzheitlichen Ansatz sind daher auch Forschungsarbeiten nötig, zum Beispiel zu neuen Ansätzen bei der Repräsentation von Programmcodes und heuristischen Methoden zur Optimierung für inhärent parallele Architekturen.

Das RRZK in ORKA-HPC

Am RRZK werden seit vielen Jahren verschiedenartigste Prozessorarchitekturen auf ihre Eignung für Nutzerprogramme hin untersucht. Ziel hierbei ist es, Nutzer-Codes auf Clustern von CPUs oder anderen Architekturen wie GPGPUs, Xeon Phi sowie FPGAs skalierbar und effizient laufen lassen zu können und das Wissen um diese Technologien und Parallelisierungsschemata besser zu verstehen. Das RRZK leitete das BMBF-Projekt „NGSgoesHPC“, mit dem Ziel, verschiedene Alignment und Assembly Algorithmen aus dem Bereich des Next Generation Sequencing skalierbar zu machen. Hierbei wurde ein tiefes Verständnis dieser Algorithmen und Ihrer Eignung für moderne Prozessoren entwickelt. Im BMBF-Projekt „SMOOSE - Systemische Analyse von Modulatoren der onkogenen Signalübertragung“ beschäftigt es sich mit der Beschleunigung einer erfolgreichen Genanalyse Pipeline auf Basis von FPGAs.

Forscher am RRZK in ORKA-HPC

Stefan Wesner

Viktor Achter

Stefan Zellmann (Associated Researcher from the Chair of Parallel and Distributed Systems)