- Evaluation der Aussagekräftigkeit von Hardware-Performance-Countern gemessen entlang des kritischen Pfades
Brückner, Moritz; Müller, Matthias S. (Thesis advisor); Lankes, Stefan (Thesis advisor); Thärigen, Ben (Consultant)
Aachen : RWTH Aachen University (2026)
Masterarbeit
Masterarbeit, RWTH Aachen University, 2026
Kurzfassung
Die Betrachtung kritischer Pfade hat sich als nützlicher Bestandteil der Performanceanalyse paralleler Programme bewährt, da diese die für die Gesamtlaufzeit eines Programms verantwortlichen Programmaktivitäten beschreiben. Beim Einsatz von On-The-Fly-Analysetools für die Analyse kritischer Pfade ist das Nachhalten der Struktur der Pfade unpraktikabel, da die technischen Möglichkeiten dieser Tools von Natur aus begrenzt sind. Andere gängige Arten der Analyse paralleler Programme nutzen Hardware-Performance-Counter, deren Messwerte häufig zu Profilen zusammengefasst oder entlang von Threads oder Prozessen aufsummiert werden. Dies spiegelt jedoch alle Programmaktivitäten unabhängig ihres Einflusses auf die Performance wider. Messungen von Hardware-Performance-Countern entlang kritischer Pfade, wie kürzlich im On-The-Fly Critical-Path-Tool (OTF-CPT) implementiert, helfen bei beiden genannten Problemen: Sie enthalten nur solche Programmaktivitäten, die die Gesamtlaufzeit bestimmen, und können dabei helfen, den beobachteten kritischen Pfad selbst bei Unkenntnis seiner Struktur besser zu verstehen. Diese Arbeit präsentiert eine Methodik zur Performanceanalyse basierend auf der Ausgabe von OTF-CPT, welche mit fünf verschiedenen Anwendungen getestet wird, um die Aussagekräftigkeit der Messungen zu evaluieren. Die Methodik vergleicht den kritischen Pfad mit einzelnen Threads, um dessen Eigenschaften herauszustellen und dadurch mögliche Ursachen für seine Struktur zu untersuchen. Die durchgeführten Experimente zeigen, dass die Messungen entlang kritischer Pfade dazu genutzt werden können, Performancefaktoren zu bestimmen, die in Messungen einzelner Threads unsichtbar bleiben. Aufgrund der Verwendung von Hardware-Performance-Countern ist es möglich, bestimmte kausale Zusammenhänge zwischen der Hardwarenutzung und dem kritischen Pfad auszuschließen. Ein wesentliches Hindernis besteht darin, dass sich die Messergebnisse nicht auf einzelne Regionen im Quellcode eines Programms beziehen lassen, da die Struktur der gemessenen kritischen Pfade ungewiss bleibt. Dennoch zeigen die Ergebnisse, dass die Methodik dazu genutzt werden kann, Hypothesen aufzustellen, die als Grundlage für weitere Detailuntersuchungen dienen können. Über die Methodik hinaus werden in dieser Arbeit auch die nötigen Bedingungen und Konsequenzen einer Anpassung der Methodik auf andere Analysetools diskutiert. Obwohl eine direkte Anwendung basierend auf den von Analysetools wie Scalasca aktuell ausgegebenen Daten wahrscheinlich nicht funktionieren dürfte, ist sie nach einer entsprechenden Anpassung der Tools möglich.
Einrichtungen
- E.ON Energy Research Center [080052]
- Lehrstuhl für Hochleistungsrechnen (Informatik 12) [123010]
- Lehrstuhl für Automation of Complex Power Systems [616310]