Portabilità delle prestazioni degli algoritmi di ricostruzione fisica su dispositivi eterogenei utilizzando il modello di astrazione SYCL

Per aumentare il potenziale di ricerca del CERN, è in atto un imponente aggiornamento del Large Hadron Collider (LHC), l'acceleratore di particelle. Lo scopo è di ottenere una sua versione che produca più collisioni tra protoni nell’unità di tempo e ad una risoluzione maggiore, così da permettere lo studio di un numero sempre più elevato di eventi rari e di interesse per i fisici. Non solo l’hardware deve essere aggiornato, anche il software deve essere modificato di conseguenza. Gli algoritmi che lo costituiscono sono detti di ricostruzione fisica perché si occupano di ricostruire le proprietà fisiche di ogni collisione. Parte dell’aumento della potenza di calcolo necessaria per il corretto funzionamento del nuovo acceleratore è da ricercare in risorse computazionali di tipo eterogeneo. Il software dovrà di conseguenza essere eseguito su un insieme di dispositivi di diversa natura, quali CPU, GPU e FPGA. Questa tesi approfondisce SYCL, un modello di programmazione astratto che consente di scrivere in un unico sorgente il codice da eseguire su un insieme di dispositivi eterogenei. Una sua implementazione, Data Parallel C++, è stata utilizzata nel progetto di ricerca del gruppo Patatrack dell’esperimento CMS con l’obiettivo di valutare una sua eventuale adozione. L’analisi non si è basata solamente nella valutazione delle performance ottenute, quanto più nella verifica che il codice SYCL sia effettivamente portabile su diverse architetture mantenendo delle prestazioni accettabili.