Mat2Boundary: 블록 구조 격자 기반 분산 PDE 솔버를 위한 사용자 정의 경계 조건을 SpMV로 처리하는 방법

요약

Mat2Boundary는 블록 구조 격자 기반의 분산 PDE 솔버에서 복잡한 경계 조건(BC) 처리를 효율적으로 수행하기 위한 DSL 및 컴파일러입니다. 아핀 희소 선형 연산자를 활용하여 다양한 경계 조건을 모델링하며, 다단계 프로그래밍과 다면체 분석을 통해 최적화된 행렬 프리 커널 및 통신 스케줄을 생성합니다. 실험 결과, BC 커널 속도를 최대 7.6배 향상시키고 대규모 CPU 코어 환경에서도 높은 확장성을 입증했습니다.

핵심 포인트

• 경계 조건을 아핀 희소 선형 연산자로 모델링하여 할로 복사, 대칭 매핑, 사용자 정의 보간 등을 통합 관리함
• 다단계 프로그래밍과 다면체 분석을 결합하여 구조적 사례에 대한 행렬 프리 커널 및 불규칙한 사례를 위한 희소 행렬 지원
• 중복된 경계 작업을 제거하고 분산 실행을 위한 재사용 가능한 통신 스케줄 합성
• 천수 방정식 솔버 및 HPCG 평가 결과, 커널 속도 최대 7.6배 향상 및 코드량 70% 이상 감소 확인
• 1,344개 CPU 코어 환경에서 72%-88%의 높은 확장성 달성