CUDA की समीक्षा NVIDIA समानांतर २.० डीबगर के समानांतर

समानांतर कोड डीबग करना एक थकाऊ और महंगी प्रक्रिया है। समानांतर अनुप्रयोगों के व्यवहार के गैर-निर्धारणवाद के कारण समानांतर त्रुटियों को पकड़ना मुश्किल है। इसके अलावा, यदि एक त्रुटि का पता चला है, तो फिर से पुन: पेश करना मुश्किल होता है। ऐसा होता है कि कोड बदलने के बाद, यह सुनिश्चित करना मुश्किल है कि त्रुटि ठीक हो गई है, और नकाबपोश नहीं। सबसे अधिक बार, समानांतर कार्यक्रम में त्रुटियाँ हाइजेनबैग हैं । कभी-कभी आप समानांतर कार्यक्रमों के लिए सबसे सुविधाजनक और कार्यात्मक डिबगिंग टूल की तत्काल आवश्यकता महसूस करते हैं।
इसलिए, एक साल पहले, NVIDIA ने माइक्रोसॉफ्ट विजुअल स्टूडियो 2008 sp1 और 2010 में CUDA में लिखे समानांतर कार्यक्रमों को डीबगिंग के लिए एकीकृत उपकरणों का एक पैकेज जारी किया, जिसे NVIDIA समानांतर समानांतर कहा जाता है। इस बारे में, नियत समय में, XaocCPS ने आवास पर लिखा है । तब से, यह उत्पाद अधिक उन्नत और पूरी तरह से मुक्त हो गया है। आज तक, नवीनतम संस्करण 2.0। आइए संभावित कॉन्फ़िगरेशन, स्थापना, कॉन्फ़िगरेशन, साथ ही साथ NVIDIA पैरलल नाइट की मुख्य विशेषताओं पर विचार करें।

संभव कॉन्फ़िगरेशन

NVIDIA समानांतर हार्डवेयर को स्थापित करने के लिए 4 हार्डवेयर विन्यास विकल्प प्रदान करता है, जो कुछ उपकरणों का उपयोग करने की क्षमता में भिन्न होता है:

विन्यास	1 GPU सिस्टम	2 जीपीयू सिस्टम	दो सिस्टम, प्रत्येक एक जीपीयू के साथ	एक ही मशीन पर 2 GPU के साथ सिस्टम (NVIDIA मल्टी-ओएस)
CUDA C / C ++ समानांतर डिबगर	0	1	1	1
Direct3D शेडर डीबगर	0	0	1	1
Direct3D ग्राफिक इंस्पेक्टर	1	1	1	1
विश्लेषक	1	1	1	1

NVIDIA "ULTIMATE" कॉन्फ़िगरेशन 4 विकल्प कहता है। NVIDIA मल्टी-ओएस एक वर्चुअल मशीन है जिसमें वीडियो ड्राइवर डेवलपर के लिए सपोर्ट है। मैं VMWare का उपयोग करके समान प्रणाली को उठाने के बारे में सोच रहा था, लेकिन मुझे वर्चुअल सिस्टम के वीडियो एडेप्टर पर ड्राइवर डेवलपर को स्थापित करने में असमर्थता का सामना करना पड़ा।
NVIDIA चयनित विन्यास के आधार पर निम्नलिखित सिस्टम आवश्यकताएँ प्रदान करता है:

हार्डवेयर आवश्यकताएँ:

	कम से कम	की सिफारिश की
ऑपरेटिंग सिस्टम	Windows® Vista SP3, Windows 7 या Windows HPC सर्वर 2008 (32- या 64-बिट)	समान
सीपीयू	इंटेल पेंटियम डुअल-कोर सीपीयू बराबर @ 1.6 गीगाहर्ट्ज़	इंटेल पेंटियम डुअल-कोर सीपीयू बराबर @ 2.2 गीगाहर्ट्ज या अधिक है
रैम	मेजबान के लिए: 2 जीबी पेयरिंग मशीन के लिए: 2 जीबी	एक मेजबान के लिए: 2 जीबी या उससे अधिक एक मशीन के लिए जो समानांतर गणना करता है: 4 जीबी या उससे अधिक
हार्ड ड्राइव पर खाली जगह	32-बिट मशीन: 240 एमबी समानांतर समानांतर के लिए 64-बिट मशीन: 330 एमबी समानांतर समानांतर के लिए	32-बिट मशीन समानांतर एनएसटी होस्ट भाग के साथ: आपकी परियोजना के लिए 240 एमबी + स्थान। 64-बिट मशीन पैरेलल शॉइट होस्ट भाग के साथ: आपके प्रोजेक्ट के लिए 330 एमबी + स्पेस। (यदि आप एप्लिकेशन को चलाने / डिबग करने के लिए रिमोट मशीन का उपयोग करते हैं, तो रिमोट मशीन में आपके एप्लिकेशन के डीबग संस्करण के लिए रिक्त स्थान + स्पेस का 240 एमबी होना चाहिए)
आउटपुट डिवाइस	GPU कंप्यूटिंग के लिए अलग मॉनिटर	अनुशंसित डीवीआई का उपयोग
स्थानीय डिबगिंग (एक ही मशीन पर होस्ट और कैलकुलेटर)	CUDA का समर्थन करने वाले दो जी.पी.यू. (समर्थित उपकरणों की सूची देखें)	समान
दूरस्थ डिबगिंग (विभिन्न मशीनों पर होस्ट और कैलकुलेटर)	कंप्यूटर द्वारा: CUDA समर्थन के साथ 1 GPU। होस्ट पर (जहां स्टूडियो स्थापित है): होस्ट मशीन पर 1 जीपीयू: कोई भी जीपीयू हो सकता है।	समान
GPU समर्थित है	developer.nvidia.com/parallel-nsight-supported-gpus	developer.nvidia.com/parallel-nsight-supported-gpus

सॉफ्टवेयर आवश्यकताएँ:

चालक प्रदर्शित करें	आपको किसी भी NVIDIA प्रदर्शन ड्राइवर को स्थापित करना होगा जो समानांतर एनएसटी का समर्थन करता है। यदि आपके पास कंप्यूटर पर एक NVIDIA ग्राफिक्स कार्ड स्थापित है, तो यह ड्राइवर शायद पहले से ही इस पर स्थापित है। हालाँकि, ठीक से काम करने के लिए NVIDIA Parallel Nsight को ड्राइवर के अपडेटेड संस्करण की आवश्यकता होती है।	समान
स्थानीय डिबगिंग (एक ही मशीन पर होस्ट और कैलकुलेटर का काम)	SP1 विज़ुअल स्टूडियो के साथ .NET फ्रेमवर्क 3.5: SP1 मानक संस्करण या बाद में या Microsoft Visual Studio 2010 के साथ Microsoft विज़ुअल स्टूडियो 2008	समान
दूरस्थ डिबगिंग (विभिन्न मशीनों पर होस्ट और कैलकुलेटर का काम)	होस्ट मशीन: SP1 फ्रेमवर्क 3.5 SP1 दृश्य स्टूडियो के साथ: Microsoft दृश्य स्टूडियो 2008 SP1 मानक संस्करण या उच्चतर या Microsoft दृश्य स्टूडियो 2010 कम्प्यूटिंग मशीन के साथ: .NET फ्रेमवर्क 3.5 SP1 के साथ	समान
नेटवर्क	इंस्टॉलर को डाउनलोड करने के लिए इंटरनेट कनेक्शन। दूरस्थ डिबगिंग के लिए: होस्ट और सबटाइटल का टीसीपी / आईपी कनेक्शन। मशीन।	समान

समानांतर Nsight स्थापित करें

समानांतर कोड को डीबग करने में सक्षम होने के लिए, एक मशीन पर दो सीयूडीएए संगत जीपीयू के साथ एक कॉन्फ़िगरेशन पर्याप्त है (निश्चित रूप से, दो मशीनों के साथ एक कॉन्फ़िगरेशन के बारे में बात करना अधिक दिलचस्प होगा, लेकिन मैं, दुर्भाग्य से, वर्तमान में इस तरह के कॉन्फ़िगरेशन को इकट्ठा करने का कोई तरीका नहीं है)।
इसलिए, मुझे अपने काम के कार्ड के अलावा बजट CUDA समर्थन कार्ड: GeForce 210 में से एक खरीदना पड़ा: GeForce GTX460। इस प्रकार, समानांतर हार्डवेयर की स्थापना के लिए निम्नलिखित हार्डवेयर विन्यास तैयार किया गया था:

मेजबान:

CPU प्रकार QuadCore AMD Phenom II X4 965, 3918 MHz
गीगाबाइट GA-790FXTA-UD5 मदरबोर्ड (3 PCI, 1 PCI-E X1, 3 PCI-E x16, 4 DDR3 DIMM, ऑडियो, डुअल गीगाबिट लैन, IEEE-1394)
AMD 790FX, AMD K10 मदरबोर्ड चिपसेट
4096 एमबी सिस्टम मेमोरी

निष्कर्ष:

NVIDIA GeForce 210 वीडियो एडेप्टर (512 एमबी)
वीडियो कार्ड NVIDIA GeForce GTX 460 (1024 एमबी)
मॉनिटर ENV LED2770h [NoDB] (AUBB1JA005271) (DVI)

ऑपरेटिंग सिस्टम के रूप में, मैंने विंडोज 7 एंटरप्राइज़ संस्करण x64 का उपयोग किया। इसके बाद, हमें एमवीएस की आवश्यकता है जो 2008 एसपी 1 से कम नहीं है।

NVIDIA वेबसाइट में आवश्यक वितरण शामिल हैं। हमें आवश्यकता होगी :

• WinVista और Win7 के लिए डेवलपर ड्राइवर
• CUDA टूलकिट
• CUDA कम्प्यूटिंग SDK
• समानांतर Nsight 2.0।

उसी क्रम में वितरण स्थापित करें। अब स्टूडियो में, जब नई परियोजनाओं के लिए विज़ार्ड को बुलाते हैं, तो एक नया अनुभाग "एनवीआईडीआईए" (टेम्पलेट पैकेज "क्युडा टूलकिट" में आता है) को जोड़ा जाना चाहिए, और इसमें प्रोजेक्ट प्रकार "NVIDIA क्यूडीए 4.0" टाइप करें। इसे चुनें और प्रोजेक्ट बनाएं। यदि सभी वितरणों की स्थापना सही थी, तो परिणामस्वरूप विश्वव्यापी संकलित और चलाया जा सकता है।
क्या सब ठीक है? फिर हम सीधे समानांतर डिबगर के साथ सौदा करेंगे। चूँकि हमारी मशीन में सर्वर और कंप्यूटर दोनों एक साथ होते हैं, इसलिए हमें सबसे पहले होस्ट कंपोनेंट को रन करना चाहिए: "मॉनिटर मॉनिटर"। हम कोड खोलते हैं और गणना कर्नेल प्रक्रिया में कहीं एक ब्रेकपॉइंट सेट करते हैं, प्रोजेक्ट को nsight पैनल में एक विशेष बटन के साथ शुरू करते हैं। कुछ बिंदुओं पर ध्यान दें:

1. परियोजना को पहले से बनाया जाना चाहिए (nsight एप्लिकेशन प्रारंभ बटन संकलन नहीं करता है)।
2. यदि कम्प्यूटिंग डीबगिंग मोड में प्रोग्राम चल रहा है तो कम्प्यूटेशनल कोर के बाहर सेट किए गए सभी ब्रेकप्वाइंट्स को अनदेखा किया जाएगा। यह रिवर्स ऑर्डर में किया जाता है: यदि प्रोग्राम को सामान्य मोड में डीबग किया जाता है, तो नियमित कोड के विपरीत केवल ब्रेकप्वाइंट को ध्यान में रखा जाता है।
3. पहली बार जब आप सेवन डिबगर को सात पर चलाते हैं, तो आपको कम से कम दो समस्याओं का सामना करने की संभावना होती है: WPF त्वरक और विंडोज एयरो के साथ असंगति। उन्हें बंद कर दिया जाना चाहिए (पहले रजिस्ट्री में जोड़कर बंद कर दिया जाता है:
   Windows Registry Editor Version 5.00
[HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Avalon.Graphics]"DisableHWAcceleration"=dword:00000001
   दूसरा नियंत्रण पैनल से अक्षम है) या आप स्वयं nsight में चेतावनी चेक को अक्षम कर सकते हैं: स्टूडियो सेट में: Nsight-> Options-> स्थानीय डिबगिंग चेक को "True" में ओवरराइड करें, लेकिन यह समस्याओं से भरा है। उदाहरण के लिए, यदि आप कोड में निर्दिष्ट करते हैं, तो गणना के लिए एक उपकरण के रूप में, वीडियो कार्ड जिस पर डेस्कटॉप खींचा हुआ है और nsight डिबगिंग चलाते हैं, हमें एक अनन्त फ्रीज मिलता है। यह स्पष्ट नहीं है कि समानांतर Nsight और WPF / Aero की असंगति का क्या मतलब है, क्योंकि "ओवरराइड स्थानीय डिबगिंग चेक" विकल्प के साथ डिबगिंग के दौरान, डिबगर के किनारे और स्वयं तंत्र से इन तंत्रों के साथ कोई समस्या नहीं थी।

इसलिए, ब्रेकपॉइंट पर डिबगर:

अब, एक नियमित अनुप्रयोग को डीबग करने में, आप उपलब्ध नियंत्रण मान देख सकते हैं। एक पूर्ण चौकीदार आपको सरणियों को देखने की अनुमति देता है। ऊपर स्क्रीनशॉट में, "A" वैरिएबल मैट्रिक्स 3 प्रकार का है:
typedef struct {
int x_size;
int y_size;
int z_size;
float4* elements;
} Matrix3;
"तत्वों" सरणी के देखने योग्य तत्वों की संख्या समानांतर अधिकतम डिबगर सेटिंग्स में "मैक्स सरणी तत्वों" पैरामीटर द्वारा निर्धारित की जाती है।
जैसा कि आप सूचकांकों के मूल्यों से देख सकते हैं: blockIdx और threadIdx: डीबगर ग्रिड के पहले ब्लॉक के पहले धागे में है। प्रश्न उठता है: वांछित धारा में कैसे जाएं? Nsight टूल्स में, एक विंडो उपलब्ध है: "Nsight Cuda Device सारांश," एक इंटरफ़ेस जो आपको उस स्ट्रीम के आसपास के इलाकों में जहाँ आप रुके थे, के बीच घूमने की अनुमति देता है। पड़ोस का आकार वीडियो चिप की हार्डवेयर क्षमताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसलिए स्टॉप के समय GeForce 200 पर गणना करते समय 4 वॉर के दो ब्लॉक उपलब्ध थे:

इसी तरह GeForce GTX 460 के लिए:

31 इकाइयाँ उपलब्ध हैं। ताना के अंदर एक विशेष सूत्र में जाने के लिए, आपको "क्यूडा डिबग फोकस" विंडो का उपयोग करने की आवश्यकता है (जिसका इंटरफ़ेस आपको ब्लॉकों के बीच स्थानांतरित करने की अनुमति भी देता है)।
फिर से सवाल: "पहली धारा के आसपास के क्षेत्र में नहीं आने वाली धारा में कैसे?" इसके लिए, सशर्त ब्रेकप्वाइंट का उपयोग किया जाता है। हालत के लिए वाक्य रचना इस प्रकार है:
@blockIdx(x,y,z) && @threadIdx(x,y,z)
डिबगर निर्दिष्ट स्ट्रीम पर बंद हो जाएगा, जिसके सापेक्ष ताना पड़ोस उपलब्ध होगा।
एनवीडिया समानांतर एनएसइट पैकेज में ग्राफिंग, आदि के साथ विभिन्न मापदंडों का उपयोग करके CUDA पैरामीटर गणना का विश्लेषण करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण शामिल है, जिसे "विश्लेषण गतिविधि" कहा जाता है, लेकिन यह एक अलग लेख का विषय है।
Parralel Nsight के मेरे इंप्रेशन केवल सबसे सुखद हैं। यह मुझे लगता है कि एक बड़ा प्लस खिड़कियों के लिए सबसे लोकप्रिय विकास के वातावरण में एकीकरण है। मैं दोहराता हूं कि हाल ही में यह उत्पाद बिल्कुल मुफ्त हो गया है, जो बहुत अच्छा है। और अंत में: यह विंडोज के तहत CUDA कार्यक्रमों के लिए एकमात्र डिबगिंग टूल है, जो कि NVIDIA Compute Visual Profiler प्रोफाइलर की गिनती नहीं करता है।
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