提高C++和Fortran应用性能，使用Intel Parallel Studio XE 2015

目录

1. 引言
2. Studio XE 2015的新功能
3. Open MP 4.0的强大功能
4. 矢量化编程的重要性
5. AVX 512的性能提升
6. 复杂循环的矢量化问题
7. 让科学家更容易编写并行代码的能力
8. 使用Open MP 4.0编写更加可读性强的代码
9. Studio XE 2015的发布和下载
10. 结论

引言

在高性能计算(HPC)领域，Intel的Studio XE 2015是一套备受欢迎的编译器、库和分析工具的套件。最新版本的Studio XE 2015引入了许多令人兴奋的新功能，使开发者能够更好地利用硬件性能和并行计算的潜力。本文将介绍Studio XE 2015的新功能以及它们对HPC领域的影响。

Studio XE 2015的新功能

Studio XE 2015是一套功能强大的工具集，包括编译器、库和分析工具。最新版本的Studio XE 2015引入了许多新功能，其中最令人兴奋的是显式矢量化的能力。现在，开发者可以使用新的编程风格，通过向编译器明确指示何时使用SIMD指令来实现矢量化编程。这种新的编程风格非常适用于HPC领域，能够显著提高性能。

除了显式矢量化之外，Studio XE 2015还提供了对Open MP 4.0的全面支持。Open MP 4.0将任务并行、矢量化和卸载等功能结合在一起，为开发者提供了强大的编程能力。开发者可以轻松地将循环并行化和矢量化，并在同一时间进行这两种优化，从而获得更好的性能。

Open MP 4.0的强大功能

Open MP 4.0是一种用于共享内存并行计算的编程模型。Studio XE 2015对Open MP 4.0提供了全面支持，并且引入了许多新的功能。其中最引人注目的是任务并行、矢量化和卸载。任务并行允许开发者将代码并行化，并利用多核处理器的优势。矢量化使开发者能够将循环向量化，使用SIMD指令同时处理多个数据项。卸载功能则允许开发者将某些计算任务从主处理器卸载到协处理器上，提高整体的计算性能。

其中，Open MP 4.0的最大亮点之一是对用户定义归约的支持。用户定义归约是一种强大的功能，使开发者能够自定义归约操作，并在并行计算中使用它们。尽管当前的版本还没有完全支持用户定义归约，但这是一个令人兴奋的发展方向，可以为开发者提供更多的灵活性和控制力。

矢量化编程的重要性

矢量化编程是一种利用SIMD指令集对数据进行并行处理的方法。在过去的几年中，随着SIMD指令集的不断发展，矢量化编程变得越来越重要。特别是随着AVX 512指令集的引入，矢量化编程可以同时处理更多的数据项，进一步提高了性能。

在过去，矢量化编程主要应用于科学计算和数值模拟等领域。然而，随着硬件和编译器的发展，矢量化编程已经逐渐扩展到其他领域。现在，开发者可以使用矢量化编程来优化计算密集型的应用程序，提高其性能和效率。

AVX 512的性能提升

AVX 512是Intel最新的矢量指令集架构，可以支持处理更多的数据项。AVX 512引入了许多新的指令，可以同时处理16个单精度浮点数或8个双精度浮点数。这种指令集的引入使矢量化编程能力进一步提高，开发者可以在同一时间处理更多的数据，从而获得更好的性能。

AVX 512的支持使得矢量化编程在HPC领域变得更加重要。在应用级别，使用AVX 512可以显著提高性能，甚至可以达到16倍的性能提升。尽管在整个应用程序中提升的效果可能会小于这个值，但它已经引起了人们的广泛关注。

复杂循环的矢量化问题

在过去，矢量化主要应用于简单的循环结构，例如Fortran的循环。然而，现在的循环结构变得越来越复杂，包括多层嵌套循环和条件分支。这使得矢量化编程变得更加复杂，开发者需要更多的手工优化才能实现有效的矢量化。

Studio XE 2015提供了解决复杂循环矢量化问题的工具。开发者可以使用新的编程风格，通过给编译器一些明确的指示来实现矢量化。这种显式编程风格可以使代码更具可读性，并提高编译器的矢量化效果。

让科学家更容易编写并行代码的能力

科学家通常更擅长编写科学代码，而不是并行代码。然而，对于许多科学应用程序来说，并行计算是必不可少的。以前，科学家需要花费大量的时间将他们的科学代码重写为并行代码，以便在并行计算系统上获得更好的性能。

现在，随着Studio XE 2015的发布，科学家可以更轻松地编写并行代码。Studio XE 2015提供了一种新的编程风格，允许科学家将他们的科学代码直接转化为并行代码。科学家只需要使用一些特定的指令，即可实现代码的并行化和矢量化，而无需对原始代码进行大量的更改。

使用Open MP 4.0编写更加可读性强的代码

除了支持并行化和矢量化之外，Open MP 4.0还提供了一种更加可读性强的编程风格。开发者可以使用Open MP 4.0的collapse指令，将多个循环合并为一个循环，并将其视为一个问题进行处理。这种方式使得代码更加简洁，更符合科学家的思维方式。

使用Open MP 4.0编写的代码可以更好地反映科学家的数学模型，并且在执行效率上具有明显的优势。科学家可以将问题的求解过程直接转化为并行化和矢量化的代码，而无需进行复杂的转换和优化。

Studio XE 2015的发布和下载

Studio XE 2015已经发布，用户可以从Intel官方网站下载最新版本的Studio XE 2015。已有许多用户下载了这个版本，并对其性能和功能提供了积极的评价。

如果您还没有成为Studio XE的用户，您也可以在Intel官方网站上获取评估版，以了解其中的新功能和性能提升。

结论

Studio XE 2015是一套功能强大的工具，可以帮助开发者更好地利用硬件性能和并行计算的潜力。通过提供显式矢量化和对Open MP 4.0的全面支持，Studio XE 2015使得编写并行化和矢量化代码变得更加容易和高效。

对于科学家来说，Studio XE 2015提供了一种更加直观和可读性强的编程方式，使他们能够更加专注于解决科学问题。与传统的手工优化相比，Studio XE 2015提供了更快速、更简单和更高效的解决方案。

无论是在HPC领域还是其他应用领域，Studio XE 2015都是一款值得使用的工具套件，它将帮助开发者获得更好的性能和效率。

资源

• Intel官方网站: https://www.intel.com/content/www/us/en/homepage.html

FAQ

问：Studio XE 2015支持哪些编程语言？

答：Studio XE 2015支持多种编程语言，包括Fortran、C和C++等。

问：Studio XE 2015对哪些硬件平台提供支持？

答：Studio XE 2015支持多种硬件平台，包括Intel的处理器和众多的并行计算加速器。

问：Open MP 4.0是否只适用于科学计算领域？

答：尽管Open MP 4.0起初是为科学计算领域设计的，但现在它已经扩展到了其他领域，包括机器学习和数据分析。

问：Studio XE 2015是否有免费版本？

答：是的，Studio XE 2015有评估版本可以免费下载和使用。