Intel® पैरेलल स्टूडियो XE 2013 सर्विस पैक 1 - नया क्या है?

इंटेल समानांतर स्टूडियो XE पैकेज को लंबे समय से डेवलपर्स के लिए जाना जाता है, जिसमें हैबे पर इंटेल ब्लॉग पर प्रकाशन शामिल हैं। हाल ही में, एक अपडेट सामने आया - इंटेल समानांतर स्टूडियो XE 2013 सर्विस पैक 1 (SP1) , जिसमें कई दिलचस्प नवाचार हैं। सह-प्रोसेसर और एकीकृत ग्राफिक्स के लिए प्रोग्राम करना आसान हो रहा है, ओपनएमपी 4.0 मानक (आंशिक) के समर्थन के लिए धन्यवाद। त्रुटियों की खोज अधिक लचीली हो गई है, प्रक्रिया पूरी होने से पहले मेमोरी लीक का पता चला है, अर्थात। उन्हें लंबे समय तक चलने वाली सेवाओं और "गिरने" वाले अनुप्रयोगों के लिए देखा जा सकता है। नए कॉल ट्री व्यू, ओवरहेड अनुमान और समानांतर डिज़ाइनों के बारे में विस्तृत जानकारी के साथ प्रदर्शन में अड़चन खोजने में आसानी होगी।

इंटेल कम्पोज़र XE C / C ++ और फोरट्रान कंपाइलर्स, मल्टी थ्रेडेड, गणितीय और अन्य पुस्तकालयों को जोड़ती है। इंटेल कम्पोज़र XE 2013 SP1 में कई सुधार दिखाई दिए हैं, यहां हम वेक्टराइज़ेशन की क्षमताओं और सह-प्रोसेसर और एक्सेलेरेटर के उपयोग पर ध्यान केंद्रित करेंगे, जो ओपनएमपी * 4.0 मानक में दिखाई दिए।

OpenMP * SIMD डिज़ाइन

SIMD (सिंगल इंस्ट्रक्शंस मल्टीपल डेटा) निर्देशों या वेक्टराइज़ेशन का उपयोग करके डेटा पर समानता की अनुमति देता है। यह सॉफ्टवेयर प्रदर्शन को अनुकूलित करने के सबसे प्रभावी तरीकों में से एक है। इंटेल कंपाइलर कोड को स्वचालित रूप से वेक्टर करने के लिए हर संभव कोशिश करता है, लेकिन यह हमेशा संभव नहीं होता है, उदाहरण के लिए, यह निर्भरता की संभावना पर संदेह करता है। OpenMP 4.0 मानक आपको संकलक को स्पष्ट रूप से बताने की अनुमति देता है कि कोई निर्भरता नहीं है और "#pragma omp simd" निर्माण का उपयोग करके वेक्टरकृत किया जा सकता है (फोरट्रान के लिए भी एक एनालॉग है)। यदि लूप के सामने "ओएमपी सिमड" है, तो संकलक को वेक्टर निर्देश उत्पन्न करना होगा जो एक साथ कई पुनरावृत्तियों को संसाधित कर सकता है। अतिरिक्त निर्माण का उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, "कमी" के लिए:

double pi() { double pi = 0.0; double t; #pragma omp simd private(t) reduction(+:pi) for (i=0; i<count; i++) { t = (double)((i+0.5)/count); pi += 4.0/(1.0+t*t); } pi /= count return pi; } 

आप "तत्व-वार" SIMD फ़ंक्शन को परिभाषित कर सकते हैं जिसमें डेवलपर व्यक्तिगत डेटा तत्वों पर किए गए कार्यों का वर्णन करता है। इसी समय, संकलक जानता है कि फ़ंक्शन को SIMD चक्र में सुरक्षित रूप से उपयोग किया जा सकता है। एक SIMD फ़ंक्शन को परिभाषित करने के लिए, omp डिक्लेयर कंस्ट्रक्शन का उपयोग किया जाता है:

 #pragma omp declare simd notinbranch float min(float a, float b) { return a < b ? a : b; } #pragma omp declare simd notinbrach float distsq(float x, float y) { return (x - y) * (x - y); } 

इस तरह की चीजें आपको डेटा समानता (SIMD) को एक ही कोर के भीतर और थ्रेड समानांतरता या एकाधिक कोर पर चलने वाले कार्यों को संयोजित करने की अनुमति देती हैं। निम्नलिखित लूप को पहले वेक्टरकृत किया जाता है, फिर शेष पुनरावृत्तियों की संख्या विभिन्न थ्रेड्स द्वारा की जा सकती है:

 #pragma omp parallel for simd for (i=0; i<N; i++) d[i] = min(distsq(a[i], b[i]), c[i]); 

सह-प्रोसेसर का उपयोग करना

Accelerators और सह-प्रोसेसर जैसे Intel Xeon Phi लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं। OpenMP 4.0 में, आप "omp लक्ष्य" का उपयोग करके सह-प्रोसेसर को गणना (जो समानांतर अच्छी तरह से) भेज सकते हैं। इस डिज़ाइन ने इसके बाद एक त्वरक कोड ब्लॉक लॉन्च किया। यदि यह नहीं है या यह समर्थित नहीं है, तो कोड सामान्य मोड में सीपीयू पर काम करेगा। "मैप" डिज़ाइन आपको सह-प्रोसेसर को भेजे गए डेटा को व्यवस्थित करने की अनुमति देता है:

 #pragma omp target map(to(b:count)) map(to(c,d)) map(from(a:count)) { #pragma omp parallel for for (i=0; i<count; i++) a[i] = b[i] * c + d; } 

इंटेल सलाहकार एक्सई समानांतर सीरियल कोड निष्पादन का अनुकरण करता है। इसका उपयोग समानांतर एल्गोरिदम को प्रोटोटाइप करने के लिए किया जाता है, जिससे वास्तुकारों को कार्यान्वयन पर खर्च किए जाने से पहले विभिन्न डिजाइन विकल्पों के साथ जल्दी से प्रयोग करने का अवसर मिलता है। परिणाम त्वरित कार्यक्रम निष्पादन और मापनीयता की भविष्यवाणी है, साथ ही साथ रेस डेटा का एक संकेत है जो एक समानांतर संस्करण में दिखाई दे सकता है।

उन्नत त्वरण और स्केलेबिलिटी विश्लेषण

इससे पहले स्केलेबिलिटी का आकलन 2 से 32 कोर तक किया गया था। यह आमतौर पर सीपीयू के लिए पर्याप्त था, लेकिन इंटेल एक्सोन फी सह-प्रोसेसर के लिए नहीं, जिसमें 240 से अधिक हार्डवेयर थ्रेड हैं। सलाहकार XE का नया संस्करण असीमित संख्या में कोर के लिए एल्गोरिदम की मापनीयता का आकलन करता है। नीचे दी गई तस्वीर 512 कोर के साथ एक उदाहरण दिखाती है। अब आप मूल्यांकन कर सकते हैं कि थ्रेड्स की संख्या के संदर्भ में इंटेल Xeon Phi को पोर्ट करने के लिए आपका एल्गोरिदम कितना तैयार है (आपको कोड की "वेक्टरिज़ेबिलिटी", मेमोरी लिमिटेशंस, आदि का मूल्यांकन करने की आवश्यकता है, जो सलाहकार एक्सई अभी तक नहीं करता है)।

प्रयोग की प्रति (प्रयोग स्नैपशॉट)

इंस्पेक्टर XE और VTune एम्पलीफायर XE के उपयोगकर्ता कई परीक्षणों को करने और सभी परिणामों को संग्रहीत करने की क्षमता रखते हैं, प्रदर्शन में परिवर्तन और समस्याओं की स्थिति पर नज़र रखते हैं। हाल तक तक, सलाहकार एक्सई को इस तरह के अवसर से वंचित किया गया था - केवल पिछले प्रयोग का परिणाम संग्रहीत किया गया था, प्रोफ़ाइल की संरचना की जटिलता और कोड के वर्तमान संस्करण के साथ इसके घनिष्ठ संबंध के कारण।

इंटेल एडवाइजर XE 2013 अपडेट 4, समानांतर स्टूडियो XE 2013 SP1 के साथ शिप किया गया, जिसमें प्रयोग की एक प्रति (स्नैपशॉट) बनाने की क्षमता है। यह प्रति केवल पढ़ने के लिए है, लेकिन यह आपको यह देखने की अनुमति देता है कि कोड के पिछले संस्करणों से प्रदर्शन रेटिंग क्या थी और वर्तमान संस्करण से उनकी तुलना करें:

कोड के अलग-अलग वर्गों का विश्लेषण

सलाहकार XE विश्लेषण महत्वपूर्ण ओवरहेड जोड़ सकता है क्योंकि समानांतर निष्पादन "वास्तविक समय में" का जटिल मॉडलिंग किया जाता है। समय बचाने के लिए, आप अब कोड के अलग-अलग अनुभागों को चिह्नित कर सकते हैं जिनका विश्लेषण करने की आवश्यकता है। इसके अलावा, इस तरह के "संकीर्णता" कार्यक्रम के अन्य हिस्सों के प्रभाव को समाप्त करके विश्लेषण की सटीकता को बढ़ा सकते हैं। यह सब नए प्रकार के "एनोटेशन" द्वारा कार्यान्वित किया जाता है: ANNOTATE_DISABLE_COLLECTION_PUSH और ANNOTATE_DISABLE_COLLECTION_POP (मैन्युअल नियंत्रण के लिए बटन हैं:

 int main(int argc, char* argv[]) { ANNOTATE_DISABLE_COLLECTION_PUSH // Do initialization work here ANNOTATE_DISABLE_COLLECTION_POP // Do interesting work here ANNOTATE_DISABLE_COLLECTION_PUSH // Do finalization work here ANNOTATE_DISABLE_COLLECTION_POP return 0; } 

इंटेल इंस्पेक्टर एक्सई एक मेमोरी और थ्रेड डीबगर है जो एप्लिकेशन निष्पादन के दौरान गतिशील विश्लेषण करता है और मानक डीबगर्स के साथ एकीकृत कर सकता है। यह मेमोरी के साथ काम करने में त्रुटियाँ, जैसे लीक, मेमोरी की गलत पहुंच आदि, और धाराओं के साथ काम करने में त्रुटि - गतिरोध, डेटा दौड़ और अन्य पा सकते हैं। इस तरह की समस्याओं को नियमित कार्यात्मक परीक्षण या स्थिर कोड विश्लेषण द्वारा अनदेखा किया जा सकता है।

आयात Valgrind * और तर्कसंगत शुद्ध * दमन नियम

इंस्पेक्टर एक्सई में व्यक्तिगत समस्याओं या समस्याओं के समूह को दबाने की क्षमता है जो डेवलपर के लिए रुचि नहीं है। उदाहरण के लिए, अन्य लोगों के मॉड्यूल या झूठी सकारात्मक समस्याओं। अन्य उपकरणों में समान कार्यक्षमता मौजूद है। बड़ी परियोजनाओं में दमन नियम अलग-अलग फाइलों में संग्रहीत किए जाते हैं जो कोड, मॉड्यूल, समस्या के प्रकार और अन्य जानकारी में जगह निर्धारित करते हैं।

इंस्पेक्टर XE का नया संस्करण - अपडेट 7 में अन्य उपकरणों - वेलग्रिंड और तर्कसंगत शुद्ध द्वारा उत्पन्न दमन नियमों के साथ फाइल आयात करने की क्षमता है। इन फ़ाइलों को इंस्पेक्टर XE प्रारूप में परिवर्तित किया जाता है। यह अन्य उपकरणों से इंस्पेक्टर XE के लिए संक्रमण को सरल करता है, एक दमन नियम आधार के गठन में समय और पिछले निवेश को बचाता है।

इसके अलावा, इंस्पेक्टर XE दमन नियम अब पाठ रूप में संग्रहीत किए जाते हैं और उन्हें मैन्युअल रूप से संपादित किया जा सकता है।

आवेदन समाप्ति से पहले स्मृति लीक के लिए खोजें

मेमोरी लीक का पता लगाना इंस्पेक्टर XE में सबसे लोकप्रिय मेमोरी प्रॉब्लम एनालिसिस फीचर्स में से एक है। पिछले संस्करणों में, एक रिसाव का पता लगाने के लिए, कार्यक्रम को शुरू से अंत तक चलाने के लिए आवश्यक था, ताकि इंस्पेक्टर एक्सई मेमोरी के सभी आवंटन और फ्रीजिंग को ट्रैक कर सके। यह हमेशा सुविधाजनक नहीं होता है, उदाहरण के लिए, आवेदन लंबे समय तक चलता है, या सामान्य रूप से "हमेशा के लिए", जैसे डेमॉन या सेवा। इसके अलावा, यदि प्रोग्राम सही ढंग से पूरा नहीं होता है, तो यह क्रैश हो जाता है, और लीक को ट्रैक करना इस तरह से भी काम नहीं करेगा।

इंस्पेक्टर XE के नए संस्करण में, एक प्रोग्रामर कोड के एक क्षेत्र को चिह्नित कर सकता है जिसमें मेमोरी लीक देखने के लिए। आप स्रोत कोड में ऐसे क्षेत्र को विशेष एपीआई तक सीमित कर सकते हैं। आप कमांड लाइन पर ग्राफ़िकल इंटरफ़ेस और कमांड्स में बटन के साथ लीक द्वारा पाई गई रिपोर्ट पर कॉल कर सकते हैं।

यानी आप प्रक्रिया के पूरा होने की प्रतीक्षा किए बिना, कोड के एक खंड में लीक की खोज कर सकते हैं और उनके बारे में जान सकते हैं।

इंटेल वीटीएन एम्पलीफायर एक्सई - प्रदर्शन प्रोफाइलर। यह आपके संसाधनों के सबसे महंगे वर्गों को सीपीयू संसाधनों के संदर्भ में विभिन्न ग्रैन्युलैरिटी के साथ दिखाता है - थ्रेड्स, मॉड्यूल, फ़ंक्शंस, निर्देश आदि के द्वारा। उपकरण थ्रेड्स, विलंबता और सिंक्रनाइज़ेशन ऑब्जेक्ट्स के बीच लोड संतुलन के बारे में जानकारी प्रदान करता है जो इन अपेक्षाओं का कारण बनता है। VTune एम्पलीफायर XE कैशे मिस, झूठे बंटवारे, और अधिक जैसे सूक्ष्म-प्रदर्शन के मुद्दों का पता लगाता है।

विस्तृत ओवरहेड रिपोर्ट

बहु-थ्रेडेड प्रोग्राम में, CPU के समय का हिस्सा अनिवार्य रूप से थ्रेड्स को सिंक्रनाइज़ करने, उनके बीच काम वितरित करने आदि पर खर्च किया जाता है। इस समय, मूल गणनाओं पर खर्च नहीं किया जाता है, इसे ओवरहेड या "ओवरहेड" कहा जाता है। प्रदर्शन में सुधार के लिए इन ओवरहेड्स को कम से कम किया जाना चाहिए। VTune एम्पलीफायर XE अब ओवरहेड और सक्रिय प्रतीक्षा (स्पिन प्रतीक्षा) पर विस्तृत जानकारी प्रदान कर सकता है। आप अनुमान लगा सकते हैं कि किसी विशेष फ़ंक्शन, मॉड्यूल या इंस्ट्रक्शन में ओवरहेड पर कितना सीपीयू समय खर्च होता है। टूल ओपनएमपी, इंटेल थ्रेडिंग बिल्डिंग ब्लॉक्स या इंटेल सिल्क प्लस से आने वाले ओवरहेड को प्रदर्शित कर सकता है। आप तालिका में समय मान और समय रेखा पर चित्रमय प्रतिनिधित्व दोनों का उपयोग कर सकते हैं:

OpenMP * अनुप्रयोग विश्लेषण में सुधार

नए वीटीएन एम्पलीफायर एक्सई ने ओपनएमपी क्षेत्र विश्लेषण क्षमताओं को बढ़ाया है। बॉटम-अप पैनल में "फ़्रेम डोमेन" द्वारा समूहीकरण OpenMP क्षेत्रों को फ्रेम के रूप में दिखाता है - नीचे दी गई तस्वीर देखें। फ़िल्टर का उपयोग करके, आप प्रदर्शन प्रोफ़ाइल को एक अलग समानांतर क्षेत्र में संकीर्ण कर सकते हैं, अनुमान लगा सकते हैं कि वहाँ कितना समय बिताया गया था, लोड संतुलन क्या था, आदि। लाइन "[कोई फ्रेम डोमेन नहीं - किसी भी फ्रेम के बाहर]" आपके कार्यक्रम के अनुक्रमिक भाग का प्रतिनिधित्व करता है, ताकि आप कोड के "समानांतरवाद" की डिग्री का मूल्यांकन कर सकें ( अमल का नियम याद रखें )।



OpenMP से जुड़े ओवरहेड और लेटेंसी न केवल Intel OpenMP के लिए निर्धारित हैं, बल्कि GCC * और Microsoft OpenMP * के लिए भी निर्धारित हैं। ऊपर की तस्वीर में (उन्नत हॉटस्पॉट विश्लेषण), "[ओपनएमपी कार्यकर्ता]" और "[ओपनएमपी के लिए]" माइक्रोसॉफ्ट ओपनएमपी * पुस्तकालय - मॉड्यूल vcomp100.dll को देखें।

कमांड लाइन से स्रोत कोड और कोडांतरक देखें

कुछ मामलों में, कमांड लाइन का उपयोग करना ग्राफिकल इंटरफ़ेस की तुलना में अधिक सुविधाजनक है। उदाहरण के लिए, जब आप SSH के माध्यम से एक दूरस्थ लिनक्स सर्वर पर काम कर रहे हैं। अब आप कमांड लाइन से सीधे वीटीएन एम्पलीफायर एक्सई प्रोफाइल में स्रोतों को देख सकते हैं। इसलिए आपको दूरस्थ मशीन से प्रोफाइलिंग परिणामों को कॉपी करने या वीएनसी को कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता नहीं हो सकती है - आप जल्दी से उसी शेल से प्रोफ़ाइल को देख सकते हैं जहां से आपने डेटा एकत्र करना शुरू किया था:

 # amplxe-cl -report hotspots -source-object function=grid_intersect -r r000hs/ Source Line Source CPU Time:Self ----------- ------------------------------------------------------------ ------------- 460 return 1; 461 } 462 463 464 /* the real thing */ 465 static void grid_intersect(grid * g, ray * ry) 0.036 466 { 467 468 469 flt tnear, tfar, offset; 470 vector curpos, tmax, tdelta, pdeltaX, pdeltaY, pdeltaZ, nXp, nYp, nZp; 471 gridindex curvox, step, out; 472 int voxindex; 473 objectlist * cur; 474 475 if (ry->flags & RT_RAY_FINISHED) 476 return; 477 478 if (!grid_bounds_intersect(g, ry, &tnear, &tfar)) 479 return; 480 481 if (ry->maxdist < tnear) 0.020 

कॉलर / कैली कॉल ट्री विश्लेषण

नया कॉलर / कैलली टैब बॉटम-अप और टॉप-डाउन का सबसे अच्छा संयोजन करता है। यह प्रत्येक फ़ंक्शन के कुल निष्पादन समय और कुल समय को दर्शाता है, जिसे तथाकथित फ़ंक्शन को ध्यान में रखा जाता है। हाइलाइट किए गए फ़ंक्शन के लिए, इसके माता-पिता (कॉलर्स) को ऊपरी दाएं विंडो में दिखाया गया है, और निचले दाएं में फंक्शंस (कैलेज़) कहा जाता है। कॉलर / कैलली विंडो में, आप कॉल अनुक्रमों और सीपीयू की खपत के लिए प्रत्येक स्तर के योगदान की जांच कर सकते हैं। आप किसी भी फ़ंक्शन के पूरे समय तक फ़िल्टर कर सकते हैं और उन सभी पेड़ों को प्राप्त कर सकते हैं जिनके पास किसी भी स्तर पर यह फ़ंक्शन है। तो आप कॉल की सबसे महत्वपूर्ण शाखा पा सकते हैं।

GPU प्रोफाइलिंग

VTune एम्पलीफायर XE अब प्रोफाइल कोड है जो इंटेल प्रोसेसर ग्राफिक्स पर चलता है। आप GPU की संपूर्ण गतिविधि को ट्रैक कर सकते हैं: क्या इसका उपयोग वीडियो को डीकोड करने के लिए किया जाता है? सीपीयू थ्रेड्स जीपीयू कंप्यूटिंग को ट्रिगर करते हैं? क्या सभी GPU संसाधनों का उपयोग किया जाता है? यह सुविधा OpenCL * के माध्यम से GPU पर चल रहे कंप्यूटिंग कार्यों के लिए विशेष रूप से दिलचस्प है। वीटीएन एम्पलीफायर एक्सई ओपनसीएल कर्नेल (या कंप्यूटिंग कार्य) को पहचानता है, आप काम के आकार और माइक्रोआर्किटेक्चर समस्याओं को देख सकते हैं, उदाहरण के लिए, एल 3 कैश मिस। ओपनसीएल समयरेखा पर, गुठली को सीपीयू थ्रेड्स पर चिह्नित किया जाता है जिन्होंने उन्हें शुरू किया था। आप समय के साथ GPU निष्पादन इकाइयों (GPUs) की स्थिति का निरीक्षण कर सकते हैं: सक्रिय, निष्क्रिय या रुकी हुई। GPU के लोड होने पर डेटा होने पर, आप यह आकलन कर सकते हैं कि प्रोग्राम का प्रदर्शन सीमित है या नहीं: CPU या GPU, जो OpenCL कर्नेल अधिक संसाधन खर्च करते हैं, जहां GPU को अधिक लोड करने के अवसर होते हैं और तदनुसार, CPU को अनलोड करना।

4-जनरेशन इंटेल कोर प्रोसेसर पर टॉप-डाउन प्रदर्शन विश्लेषण

सूक्ष्मजैविक समस्याओं का अध्ययन एक गैर-तुच्छ कार्य है। यह सीपीयू माइक्रोआर्किटेक्चर की समझ और हार्डवेयर घटनाओं के ज्ञान की आवश्यकता है जो प्रोसेसर में क्या हो रहा है रिकॉर्ड करता है। इस विश्लेषण को अधिक संरचित और मैत्रीपूर्ण बनाने के लिए, जनरल एक्सप्लोरेशन विश्लेषण में हार्डवेयर काउंटरों के डेटा को अधिक समझने योग्य मीट्रिक में संकलित किया गया था, और ऊपर से नीचे, या सामान्य से विशेष तक व्यवस्थित किया गया था। उपकरण स्वयं उस प्लेटफ़ॉर्म के लिए मीट्रिक की गणना करता है जिस पर डेटा एकत्र किया गया था, और प्रदर्शन को सीमित करने वाली संभावित समस्याओं पर प्रकाश डालता है। डेटा का पदानुक्रमित प्रतिनिधित्व विस्तार के स्तर को नियंत्रित करना संभव बनाता है, नेविगेशन अधिक सुविधाजनक हो जाता है।



सारांश
इंटेल पैरेलल स्टूडियो XE 2013 SP1 सह-प्रोसेसर के लिए प्रभावी रूप से प्रोग्राम करने के नए अवसर देता है, समानांतर मॉडल (जैसे ओपनएमपी) से अधिक प्राप्त करने के लिए, नए माइक्रोआर्किटेक्चर पर जटिल प्रदर्शन समस्याओं को ढूंढना और उन्हें ठीक करना आसान है, जिससे उत्कृष्ट सॉफ्टवेयर उत्पादों का निर्माण होता है। नया संस्करण डाउनलोड करें , देखें कि नई सुविधाएँ आपके वर्तमान प्रोजेक्ट को कैसे बेहतर बना सकती हैं।