With the increasing popularity of accelerator technologies (e.g., GPUs and TPUs) and the emergence of domain-specific computing via ASICs and FPGA, the matter of heterogeneity and understanding its ramifications on the performance has become more critical than ever before. However, it is challenging to effectively educate students about the potential impacts of heterogeneity on the performance of distributed systems; and on the logic of resource allocation methods to efficiently utilize the resources. Making use of the real infrastructure for benchmarking the performance of heterogeneous machines, for different applications, with respect to different objectives, and under various workload intensities is cost- and time-prohibitive. To reinforce the quality of learning about various dimensions of heterogeneity, and to decrease the widening gap in education, we develop an open-source simulation tool, called E2C, that can help students researchers to study any type of heterogeneous (or homogeneous) computing system and measure its performance under various configurations. E2C is equipped with an intuitive graphical user interface (GUI) that enables its users to easily examine system-level solutions (scheduling, load balancing, scalability, etc.) in a controlled environment within a short time. E2C is a discrete event simulator that offers the following features: (i) simulating a heterogeneous computing system; (ii) implementing a newly developed scheduling method and plugging it into the system, (iii) measuring energy consumption and other output-related metrics; and (iv) powerful visual aspects to ease the learning curve for students. We used E2C as an assignment in the Distributed and Cloud Computing course. Our anonymous survey study indicates that students rated E2C with the score of 8.7 out of 10 for its usefulness in understanding the concepts of scheduling in heterogeneous computing.


翻译:随着加速器技术(如GPU和TPU)越来越受欢迎,以及通过ASIC和FPGA实现领域特定计算的出现,异构计算的问题以及深入了解它对性能的影响已变得比以往任何时候都更为关键。然而,有效地教育学生有关异构对分布式系统性能的潜在影响以及关于资源分配方法的逻辑来高效利用这些资源,这是具有挑战性的。利用真实基础架构来基准测试异构机器的性能,对于不同的应用程序、不同的目标以及在各种工作负载情况下进行测试,成本和时间都是禁止的。为了加强对异构的各个方面的学习质量,降低教育差距,我们开发了一个开源的模拟工具,名为E2C,可以帮助学生和研究人员研究任何类型的异构(或同构)计算系统,并在各种配置下测量其性能。 E2C配备了直观的图形用户界面(GUI),使其用户可以轻松地在短时间内在受控环境中检查系统级解决方案(调度、负载平衡、可扩展性等)。 E2C是一款离散事件模拟器,具有以下功能:(i)模拟异构计算系统;(ii)实现新开发的调度方法并将其插入系统中,(iii)测量能耗和其他输出相关指标;以及(iv)强大的可视化方面,以缓解学生的学习曲线。 我们在《分布式与云计算》课程中将E2C用作作业。我们的匿名调查研究表明,学生对E2C理解异构计算中调度概念的有用性的评分为10分中的8.7分。

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