Análisis de la portabilidad de la implementación de métodos numéricos de hidrodinámica de partículas suaves en diferentes plataformas y frameworks CPU/GPU

Abstract

La hidrodinámica de partículas suaves (SPH) es un método consolidado para el modelado de fluidos u otros materiales deformables, que dada a su naturaleza exigen arquitecturas de alto rendimiento (HPC) para su ejecución, en especial aquellas aceleradas por GPU (Yang et al., 2024). Este proyecto aborda el análisis de la portabilidad de implementaciones numéricas de SPH en diferentes frameworks y plataformas CPU/GPU, tomando como punto de partida el entorno CUDA de Nvidia, que ha demostrado mejoras muy notables en la eficiencia en la ejecución de sus algoritmos (Monaghan, 2005), así como alternativas abiertas como ROCm/HIP de AMD y otros modelos como OpenMP. Se evaluó el proceso de traducción entre plataformas mediante HIPIFY, una herramienta que convierte código CUDA a HIP. Sin embargo, un programa optimizado para una GPU de un proveedor en específico puede que no ofrezca una ejecución eficiente para otros fabricantes (Krog & Elster, 2010). En este enfoque se evidencian limitaciones relacionadas la falta de soporte de ciertos intrínsecos, el uso de constructos particulares de CUDA y las discrepancias existentes de las bibliotecas entre ambas tecnologías, que obliga una intervención manual para garantizar su ejecución. El análisis permitió identificar los principales desafíos técnicos en términos de compatibilidad, rendimiento y escalabilidad, donde si bien es posible alcanzar niveles funcionales de adaptación, esto conlleva un costo adicional en ajustes de código y optimización del mismo. Finalmente, se presentan recomendaciones orientadas a mejorar la adaptabilidad y la eficiencia de futuras implementaciones SPH.