利用 Intel® DPC++ 相容性工具將 Spectral 3D Globe 移植到 DPC++

利用 Intel® DPC++ 相容性工具將 Spectral 3D Globe 移植到 DPC++

目錄

1. 簡介
2. 規格 3D 球面套件
   • 2.1 結構
   • 2.2 使用方式
3. 遷移到資料平行 C++
   • 3.1 Intel 資料平行 C++ 相容性工具
   • 3.2 遷移工作流程
4. 總結
5. 效能比較
6. 優點
7. 缺點
8. 常見問題
   • 8.1 小型緩衝區資料傳輸時間的問題是由 DPC++ 或 OpenCL 引起的嗎？
   • 8.2 這個問題與執行時期及驅動程式有關，還是與資料平行 C++ 本身有關？

🔍 簡介

我是 Sunny Goghar，目前在 Intel 的架構和圖像軟體團隊擔任應用工程師，今天我將向大家展示我們團隊使用 Intel 資料平行 C++ 相容性工具將 Spectral 3D Globe 的規格移植到資料平行 C++ 的工作。首先，我們會簡單介紹 Spectral 3D Globe 套件的結構和使用方式，並解釋為什麼我們決定將其移植到資料平行 C++ 的動機。接著，我們會介紹 Intel 資料平行 C++ 相容性工具，並討論遷移應用程式的一般工作流程。最後，我們會總結整個遷移過程並進行性能比較。

📦 規格 3D 球面套件

2.1 結構

規格 3D Globe 軟體套件模擬全球和區域地震波傳播。該套件由 Fortran、MPI 和 Ruby 程式碼組成，Ruby 程式碼通常用於使用 Boost 自動化工具生成 OpenCL 和 CUDA 程式碼。官方儲存庫位於幻燈片中所示的位置，我們正使用開發分支進行這項工作，以獲得最新的程式碼位元。

2.2 使用方式

我們選擇了兩個工作量來進行分析，這些工作量適用於基於 Intel Gen9 HD 圖形卡的記憶體需求和仿真時間。具體而言，我們使用了一個大小為 64x64 的各向同性基底地震和一個較複雜的地震模擬工作量 s362a_ini，但我們將網格的大小減小為 80x80 以適應 Gen9 圖形卡。

📝 遷移到資料平行 C++

3.1 Intel 資料平行 C++ 相容性工具

Intel 資料平行 C++ 相容性工具可幫助開發人員將 CUDA 程式碼遷移為資料平行 C++ 程式碼。根據我的經驗，這個工具可以自動生成八到九成的程式碼，並將其遷移，對於未遷移的程式碼，工具會在適當的位置留下註釋或診斷訊息。在幻燈片中有一個範例診斷訊息，顯示了訊息的結構和引導開發人員如何修復問題的參考指南。

3.2 遷移工作流程

遷移應用程式的過程通常分為三個步驟。首先，我們需準備遷移工作，這包括製作編譯數據庫（compile commands.json）以攔截編譯過程並記錄有用的資訊，如包含頭文件的路徑和編譯時的常數。接下來，我們使用 Intel 資料平行 C++ 相容性工具進行自動遷移操作。最後，我們需要對遷移後的程式碼進行驗證，並手動完成未遷移的部分。

📊 總結

經過遷移後，我們觀察到資料平行 C++ 版本與 OpenCL 版本相比的解算時間基本相同，但由於小型緩衝區資料傳輸時間的顯著減少，整體執行時間大幅降低。因此，資料平行 C++ 可能更適合實現可攜性和性能。

⚡ 效能比較

我們將資料平行 C++ 版本與使用 OpenCL 的版本在 Intel Gen9 圖形卡上進行效能比較。結果顯示，在同一硬體上，資料平行 C++ 版本的整體執行時間明顯優於 OpenCL 版本。例如，對於工作量一，使用 OpenCL 版本解算所需的時間為 3600 多秒，而使用資料平行 C++ 版本解算所需的時間只有 393 秒。

👍 優點

• 通過資料平行 C++ 的遷移，我們可以支持更多類型的加速器，並實現可攜性和性能。
• Intel 資料平行 C++ 相容性工具大大簡化了遷移過程，節省了大量時間。

👎 缺點

• 在遷移過程中，有些特定於應用程式的問題需要手動修復。
• 部分部分代碼使用的功能指標在遷移中未被自動轉換，需要手動重新編寫。

FAQ

Q: 小型緩衝區資料傳輸時間的問題是由 DPC++ 或 OpenCL 引起的嗎？

A: 這個問題主要是由 OpenCL 的實現方式引起的，它在將小型緩衝區從主機傳輸到設備時存在效率問題。

Q: 這個問題與執行時期及驅動程式有關，還是與資料平行 C++ 本身有關？

A: 這個問題主要與資料平行 C++ 本身無關，與執行時期及驅動程式有關。執行時期及驅動程式的實現方式會影響到資料傳輸的效率。

🔗 相關資源

• Intel 資料平行 C++ 相容性工具: https://github.com/intel/llvm
• Spectral 3D Globe 項目儲存庫: https://github.com/spectral/3d-globe

Highlights:

• Spectral 3D Globe 是一個模擬全球和區域地震波傳播的軟體套件。
• 使用 Intel 資料平行 C++ 相容性工具將 Spectral 3D Globe 從 CUDA 移植到資料平行 C++。
• 遷移後，資料平行 C++ 版本的整體執行時間明顯優於 OpenCL 版本。
• 資料平行 C++ 提供了更好的可攜性和性能，可以在不同類型的加速器上運行。

FAQ:

Q: 小型緩衝區資料傳輸時間的問題是由 DPC++ 或 OpenCL 引起的嗎？

A: 這個問題主要是由 OpenCL 的實現方式引起的，它在將小型緩衝區從主機傳輸到設備時存在效率問題。

Q: 這個問題與執行時期及驅動程式有關，還是與資料平行 C++ 本身有關？

A: 這個問題主要與執行時期及驅動程式有關，而與資料平行 C++ 本身無關。執行時期及驅動程式的實現方式會影響到資料傳輸的效率。

資源:

• Intel 資料平行 C++ 相容性工具: https://github.com/intel/llvm
• Spectral 3D Globe 項目儲存庫: https://github.com/spectral/3d-globe