Use of POWER8 architecture for High Energy Physics simulations

Il seguente elaborato di tesi è svolto nel contesto di una accordo tra le organizzazioni INAF e CERNOpenLab per esplorare le possibilità computazionali dell’architettura IBM POWER nel contesto della fisica delle alte energie. Nel primo capitolo si illustrano le sfide che la prossima generazione di esperimenti porranno alla comunità scientifica. Tra queste sfide, è evidenziata la grande richiesta di tempo di calcolo dei metodi Monte Carlo per il Particles Transport. Anche un piccolo incremento di velocità delle simulazioni farebbe risparmiare alla comunità scientifica centinaia di migliaia di euro all’anno. Viene quindi descritto il software Geant4 e presentata la sua evoluzione, il progetto GeantV. Lo scopo di quest’ultimo è sfruttare completamente le caratteristiche dei processori moderni, come l’architettura IBM POWER di cui vengono delineate le caratteristiche principali. Nel secondo capitolo si porta a termine la validazione scientifica di un insieme di modelli fisici di Geant4 sulla CPU POWER8E, nel contesto della missione e-ASTROGAM. Nel terzo capitolo vengono confrontate le velocità delle CPU POWER8NVL e Xeon E5-2697 misurando il tempo di calcolo su di un codice Geant4 di simulazione. Si mostra un problema di efficienza nel test a singolo thread. La causa del problema viene ricondotta all’utilizzo del compilatore GCC. Il problema viene risolto attraverso l’utilizzo del compilatore XL. Lo stesso codice di simulazione viene quindi eseguito in modalità multi thread e viene verificata la scalabità in entrambe le CPU. Nel quarto capitolo, si compilano sull’architettura POWER8NVL, le librerie delle dipendenze software di GeantV, risolvendo gli errori di compilazione incontrati. Infine si compilano le librerie di GeantV come primo passo verso una futura integrazione tra GeantV e l’architettura POWER. Nel capitolo conclusivo, si riassumono i risultati ottenuti e vengono prestantate una serie di possibili strategie per aumentare l’efficienza computazionale del POWER