PrIM (Processing-In-Memory) 基准测试套件使用教程

1. 项目介绍

PrIM (Processing-In-Memory) 基准测试套件是由 CMU-SAFARI 开发的首个用于真实世界处理-内存 (PIM) 架构的基准测试套件。PrIM 旨在评估、分析和表征首个公开可用的真实世界 PIM 架构，即 UPMEM PIM 架构。UPMEM PIM 架构将传统的 DRAM 内存阵列与通用顺序核心（称为 DRAM 处理单元，DPUs）集成在同一芯片上。

PrIM 提供了一组常见的工作负载，用于评估 UPMEM PIM 架构，并可用于编程、架构和系统研究人员，以改进未来 PIM 硬件和软件的多个方面。工作负载具有不同的特征，表现出内存访问模式、操作和数据类型以及通信模式的异质性。

2. 项目快速启动

2.1 环境准备

在开始之前，确保你已经安装了 UPMEM SDK。PrIM 基准测试和微基准测试设计为在具有真实 UPMEM 模块的服务器上运行，但它们也可以在 UPMEM SDK 中包含的功能模拟器上运行。

2.2 克隆项目

首先，克隆 PrIM 基准测试套件的 GitHub 仓库：

git clone https://github.com/CMU-SAFARI/prim-benchmarks.git
cd prim-benchmarks

2.3 运行基准测试

PrIM 基准测试套件包含多个脚本，用于运行弱扩展和强扩展实验。以下是一些常用的脚本：

• run_weak.py: 用于运行 16 个 PrIM 基准测试的弱扩展实验，使用 1 个 UPMEM DPU 排名（1 到 64 个 DPU）。
• run_strong_rank.py: 用于运行 16 个 PrIM 基准测试的强扩展实验，使用 1 个 UPMEM DPU 排名（1 到 64 个 DPU）。
• run_strong_full.py: 用于运行 16 个 PrIM 基准测试的强扩展实验，使用 4 到 32 个 UPMEM DPU 排名（256 到 2048 个 DPU）。

例如，运行 BFS 基准测试的弱扩展实验：

python3 run_weak.py BFS

2.4 编译和运行单个基准测试

你也可以选择一个基准测试并编译运行。例如，编译并运行 BFS 基准测试：

cd BFS
NR_DPUS=32 NR_TASKLETS=16 make all
./bin/host_code -v 0 -f data/loc-gowalla_edges.txt

3. 应用案例和最佳实践

3.1 应用案例

PrIM 基准测试套件适用于多种应用场景，包括但不限于：

• 内存密集型计算：评估和优化内存密集型应用在 PIM 架构上的性能。
• 系统研究：用于系统研究人员评估和改进 PIM 硬件和软件。
• 编程模型研究：探索和优化 PIM 架构上的编程模型和算法。

3.2 最佳实践

• 数据准备：确保输入数据符合基准测试的要求，特别是对于需要特定数据格式的基准测试（如 BFS 和 SpMV）。
• 参数调优：根据硬件配置和应用需求，调整 NR_DPUS 和 NR_TASKLETS 等参数，以获得最佳性能。
• 结果分析：使用生成的结果文件进行详细分析，以了解不同配置下的性能差异。

4. 典型生态项目

PrIM 基准测试套件与以下生态项目密切相关：

• UPMEM SDK：PrIM 基准测试套件依赖于 UPMEM SDK 来运行和模拟 PIM 架构。
• pbbsbench：用于生成基准测试所需的输入数据，特别是图数据（如 BFS 所需的 rMat 图）。
• UPMEM 社区：UPMEM 社区提供了丰富的资源和支持，包括文档、教程和论坛，帮助用户更好地使用 PrIM 基准测试套件。

通过结合这些生态项目，用户可以更全面地评估和优化 PIM 架构的性能。