CSR: Small: Redshift: An Operating System for Pervasive Hardware Acceleration

CSR:小型:Redshift:用于普遍硬件加速的操作系统

基本信息

  • 批准号:
    1817120
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 46万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-06-15 至 2023-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In contrast to today's systems centered around general-purpose processors also known as central processing units (CPUs), the next generation of high-performance computers will inherently rely on diverse, heterogeneous hardware ranging from many-core processors like Intel Xeon Phi that contains up to 72 processor cores and graphical processing units (GPUs) to specialized hardware accelerators, like specialized machine-learning chips and field-programmable gate arrays (FPGAs) re-programmed on demand for a specific task. In a hardware-accelerated environment that consists of many diverse execution units, the execution of a program is no longer a conventional thread tied to a single CPU, but a graph of small computations scheduled on a set of hardware accelerators each implementing a part of the program logic. Redshift is a new operating system for developing applications that leverage performance of a heterogeneous hardware-accelerated system.At the core of Redshift is a dataflow programming model that enables execution of commodity programs on a network of heterogeneous hardware execution units with only minimal modifications. Redshift implements programs as collections of asynchronous invocations that transparently move execution between hardware functions. A novel runtime maps computations to execution units, balances load among them, and scales the hardware graph of computation in response to load. The problem of efficient computing environments has large impacts on society as a whole: a rapidly growing share of scientific discoveries is done in silico. As this trend continues, we as a society depend on computational capacity of modern computers. Redshift will provide a foundation for developing the next generation of computation intensive applications in the areas of artificial intelligence, e.g., speech and image recognition, personal digital assistance, big-data analytical applications, genomic and personalized medicine, drug discovery, and many more.Redshift will be implemented as a practical layer compatible with de facto research and industry standard Linux operating system, and will be open source, directly benefiting the broader community. To make our approach widely available, Redshift will be hosted in a publicly-readable repository, and will be available to anyone (https://github.com/mars-research/redshift). Additionally, as parts of Redshift will be developed in the openly-available National Science Foundation-funded CloudLab and Emulab testbeds, Redshift will be available for a test drive via a CloudLab profile (https://www.cloudlab.us/p/redshift/testdrive) that automatically instantiates a collection of nodes running Redshift).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
与当今以通用处理器(也称为中央处理单元 (CPU))为中心的系统相比,下一代高性能计算机本质上将依赖于多样化的异构硬件,包括英特尔至强融核等多核处理器,其中包含从 72 个处理器核心和图形处理单元 (GPU) 到专用硬件加速器,例如专用机器学习芯片和根据特定任务的需求重新编程的现场可编程门阵列 (FPGA)。在由许多不同的执行单元组成的硬件加速环境中,程序的执行不再是绑定到单个 CPU 的传统线程,而是调度在一组硬件加速器上的小型计算图,每个硬件加速器实现部分功能程序逻辑。 Redshift 是一种新的操作系统,用于开发利用异构硬件加速系统性能的应用程序。Redshift 的核心是数据流编程模型,只需进行最少的修改即可在异构硬件执行单元的网络上执行商品程序。 Redshift 将程序实现为异步调用的集合,可在硬件功能之间透明地移动执行。新颖的运行时将计算映射到执行单元,平衡它们之间的负载,并根据负载缩放计算的硬件图。高效计算环境的问题对整个社会产生了巨大影响:科学发现中越来越多的部分是通过计算机完成的。随着这种趋势的继续,我们作为一个社会依赖于现代计算机的计算能力。 Redshift 将为开发人工智能领域的下一代计算密集型应用程序奠定基础,例如语音和图像识别、个人数字助理、大数据分析应用程序、基因组和个性化医学、药物发现等。 Redshift将作为与事实上的研究和行业标准Linux操作系统兼容的实用层来实现,并且将是开源的,直接使更广泛的社区受益。为了使我们的方法得到广泛应用,Redshift 将托管在一个公共可读的存储库中,并且可供任何人使用 (https://github.com/mars-research/redshift)。此外,由于 Redshift 的一部分将在美国国家科学基金会资助的公开可用的 CloudLab 和 Emulab 测试台中开发,因此 Redshift 将可通过 CloudLab 配置文件进行测试 (https://www.cloudlab.us/p/redshift) /testdrive),自动实例化运行 Redshift 的节点集合)。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
DRAMHiT: A Hash Table Architected for the Speed of DRAM
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
    Anton Burtsev

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