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Analyzing performance portability for a SYCL implementation of the 2D shallow water equations

Titelangaben

Büttner, Markus ; Alt, Christoph ; Kenter, Tobias ; Köstler, Harald ; Plessl, Christian ; Aizinger, Vadym:
Analyzing performance portability for a SYCL implementation of the 2D shallow water equations.
In: The Journal of Supercomputing. Bd. 81 (2025) . - 772.
ISSN 1573-0484
DOI: https://doi.org/10.1007/s11227-025-07063-7

Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Performance-optimiertes Co-Design von Ozeanmodellierungssoftware auf FPGAs
502500606
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Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

SYCL is an open standard for targeting heterogeneous hardware from C++. In this work, we evaluate a SYCL implementation for a discontinuous Galerkin discretization of the 2D shallow water equations targeting CPUs, GPUs, and also FPGAs. The discretization uses polynomial orders zero to two on unstructured triangular meshes. Separating memory accesses from the numerical code allow us to optimize data accesses for the target architecture. A performance analysis shows good portability across x86 and ARM CPUs, GPUs from different vendors, and even two variants of Intel Stratix 10 FPGAs. Measuring the energy to solution shows that GPUs yield an up to 10x higher energy efficiency in terms of degrees of freedom per joule compared to CPUs. With custom designed caches, FPGAs offer a meaningful complement to the other architectures with particularly good computational performance on smaller meshes. FPGAs with High Bandwidth Memory are less affected by bandwidth issues and have similar energy efficiency as latest generation CPUs.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut > Lehrstuhl Wissenschaftliches Rechnen
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut > Lehrstuhl Wissenschaftliches Rechnen > Lehrstuhl Wissenschaftliches Rechnen - Univ.-Prof. Dr. Mario Bebendorf
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut > Lehrstuhl Numerik partieller Differentialgleichungen
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut > Lehrstuhl Numerik partieller Differentialgleichungen > Lehrstuhl Numerik partieller Differentialgleichungen - Univ.-Prof. Dr. Vadym Aizinger
Profilfelder > Advanced Fields > Nichtlineare Dynamik
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Zentrum für Modellierung und Simulation (MODUS)
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Forschungszentrum für Wissenschaftliches Rechnen an der Universität Bayreuth - HPC-Forschungszentrum
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut
Profilfelder
Profilfelder > Advanced Fields
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 000 Informatik,Informationswissenschaft, allgemeine Werke > 004 Informatik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 550 Geowissenschaften, Geologie
Eingestellt am: 25 Apr 2025 06:44
Letzte Änderung: 27 Jan 2026 13:37
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/93352