TY  - THES
A1  - Schwanekamp, Hendrik
T1  - Performance analysis and optimization of highly diverging algorithms on GPUs
N2  - In this thesis, the performance of the IceCube projects photon propagation
code (clsim) is optimized. The process of GPU code analysis and perfor-
mance optimization is described in detail. When run on the same hard-
ware, the new version achieves a speedup of about 3x over the original
implementation. Comparing the unmodified code on hardware currently
used by IceCube (NVIDIA GTX 1080) against the optimized version run on
a recent GPU (NVIDIA A100) a speedup of about 9.23x is observed. All
changes made to the code are shown and their performance impact as well
as the implications for simulation accuracy are discussed individually.

The approach taken for optimization is then generalized into a recipe.
Programmers can use it as a guide, when approaching large and complex
GPU programs. In addition, the per warp job-queue, a design pattern used
for load balancing among threads in a CUDA thread block, is discussed in
detail.
N2  - In dieser Arbeit wird die Geschwindigkeit des Simulationscodes zur Pho-
tonenausbreitung beim IceCube-Projekt (clsim) optimiert. Der Prozess der
GPU-Code-Analyse und Leistungsoptimierung wird im Detail beschrie-
ben. Wenn beide Codes auf der gleichen Hardware ausgeführt werden,
wird ein Speedup von etwa 3x gegenüber der ursprünglichen Implemen-
tierung erreicht. Vergleicht man den unveränderten Code auf der derzeit
von IceCube verwendeten Hardware (NVIDIA GTX 1080) mit der opti-
mierten Version, die auf einer aktuellen GPU (NVIDIA A100) läuft, wird
ein Speedup von etwa 9,23x beobachtet. Alle Änderungen am Code wer-
den vorgestellt und deren Auswirkung auf die Laufzeit und Genauigkeit
der Simulation diskutiert.

Der für die Optimierung verfolgte Weg wird dann in einem Schema
verallgemeinert. Programmierer können es als Leitfaden nutzen, um große
und komplexe GPU-Programme zu optimieren. Darüber hinaus wird die
per warp job-queue, ein Entwurfsmuster für das load balancing innerhalb
eines CUDA-Thread-Blocks, im Detail besprochen.
KW  - GPU
KW  - performance optimization
KW  - warp divergence
KW  - IceCube
KW  - Neutino
Y1  - 2021
UR  - https://kola.opus.hbz-nrw.de/frontdoor/index/index/docId/2161
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kola-21617
ER  -