Intel® Cilk ™ Plus के बारे में बात करें

OpenMP 4.0 के बारे में मेरी हालिया पोस्ट ने सुझाव दिया कि Intel Cilk Plus के बारे में लिखना अच्छा होगा, क्योंकि प्रोग्रामिंग मॉडल बहुत दिलचस्प है और निश्चित रूप से विशेष ध्यान देने योग्य है। खैर, चूंकि इसका हिस्सा वास्तव में नया ओपनएमपी मानक बन गया है, शायद इसके लिए अच्छे कारण थे।

मैं नाम के इतिहास से ही शुरू करता हूँ।
तो यह सब कैसे शुरू हुआ। 1994 से, MIT ने Cilk भाषा विकसित की, जिसने कार्यों पर संगामिति को लागू करना आसान बना दिया। इसके अलावा, यह C भाषा के लिए एक एक्सटेंशन था, क्योंकि स्रोत कोड से सभी Cilk कीवर्ड हटाकर, यह "syshch" कंपाइलर द्वारा पूरी तरह से सही और आसानी से संकलित कोड में बदल गया। स्वाभाविक रूप से, समय के साथ, Cilk का एक व्यावसायिक संस्करण दिखाई दिया, जिसे Cilk ++ कहा गया। यह, बदले में, पहले से ही सी ++ का समर्थन करता था, और जीसीसी और माइक्रोसॉफ्ट कंपाइलर्स के साथ भी संगत था, और वाणिज्यिक संगठन सिलक आर्ट्स, इंक पहले से ही विकास में लगा हुआ था। यह वह जगह है जहाँ Cilk ट्रेडमार्क के तहत Cilk Arts, Cilk ++ तकनीक खरीद कर Intel अंदर आता है। यह उल्लेखनीय है कि मैंने खुद इंटेल में 2008 में काम करना शुरू किया था, और मुझे हमारे संकलक में Cilk के विकास के सभी चरणों को याद है। इसलिए, जल्द ही, अर्थात् 2010 में, Intel Cilk Plus नामक पहला व्यावसायिक संस्करण जारी किया गया, जो Intel C ++ कंपाइलर का हिस्सा है। क्यों प्लस, आप पूछते हैं? हां, क्योंकि वास्तव में इंटेल Cilk प्लस का केवल आधा हिस्सा उस Cilk ++ तकनीक से है, जिसने हमें कार्यों के लिए समानता लाने की अनुमति दी थी। दूसरी छमाही वह हिस्सा है जो डेटा पर समानता को लागू करना संभव बनाता है और कोड को वेक्टर बनाने में मदद करता है। योजनाबद्ध रूप से, यह कुछ इस तरह दिखता है:



अब आप जानते हैं कि इतने लंबे नाम का "रहस्य", और प्लस'आ गुप्त अर्थ वह हिस्सा है जो वैश्वीकरण के लिए जिम्मेदार है। यह स्पष्ट है कि मार्केटर्स ने "एक ही छत" के नीचे दो अलग-अलग तकनीकों को आजमाया और संयोजित किया है। वैसे, यह वेक्टर हिस्सा था जो नए ओपनएमपी में स्थानांतरित हो गया था, और यह इस बारे में था कि मैं पहले से ही अपनी पिछली पोस्ट में आंशिक रूप से बात कर रहा था।
यहाँ मैं आपको खुद Cilk के बारे में और बताऊंगा। वैसे, प्रश्न बहुत ही लफ्फाजी वाला है, जो डेवलपर के लिए अधिक महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण है। यदि हम अधिक से अधिक प्रदर्शन प्राप्त करना चाहते हैं, तो हमें सभी प्रकार की संगामिति का उपयोग करने की आवश्यकता है, इसलिए सब कुछ अत्यंत उपयोगी है। व्यक्तिगत अनुभव से, मैं अधिक बार और अधिक लाभ के साथ वेक्टरकरण भाग का उपयोग करता हूं। निश्चित रूप से, यह इस तथ्य के कारण नहीं है कि Cilk की टास्किंग खराब है, मैं बस इसे अधिक बार OpenMP का उपयोग करके कार्यों को समानांतर करने के लिए देखता हूं। हालांकि सिल्कोव्स्काया कार्यान्वयन अच्छा है।

विचार सरल है - नए कीवर्ड की न्यूनतम संख्या, 3 टुकड़ों की अधिकतम रिटर्न के साथ: cilk_spawn, cilk_sync और cilk_for । अंदर एक आधुनिक, हल्का और कुशल कार्य अनुसूचक है जो लोड को संतुलित करने के लिए काम करता है। लेकिन, पहली चीजें पहले।

यदि आप किसी फ़ंक्शन के कंकाल को देखते हैं जिसमें एक अन्य फ़ंक्शन जी () कहा जाता है और काम किया जाता है (अमूर्त रूप से बोलते हुए), तो यह धारावाहिक संस्करण में इस तरह दिखता है:

void f() { g(); work work } void g() { work work } 

अब, "कलाई की झिलमिलाहट" के साथ हम कोड को समानांतर में बदलते हैं:

 void f() { cilk_spawn g(); work work cilk_sync; work } 

यहां क्या हो रहा है? हम जी () फ़ंक्शन के संभावित समानांतर निष्पादन के लिए एक कार्य (कार्य) बनाते हैं, और जो काम लाइन cilk_sync (सिल्का - निरंतरता के संदर्भ में) तक f () फ़ंक्शन में बना रहता है। शब्दावली का एक सा:

यह महत्वपूर्ण है कि हम एक धागा नहीं बनाते हैं और यह नहीं कहते हैं कि किस धागे पर कौन सा कोड निष्पादित करना है। सभी काम कार्यों पर आधारित हैं, जो आपको प्रभावी ढंग से लोड वितरित करने और संगामिति की गारंटी देने की अनुमति देता है। कैसे? बहुत सरल है।
हमारे पास थ्रेड्स का एक पूल है, चलो एक सरल उदाहरण के लिए कहते हैं कि केवल 2 थ्रेड्स हैं। और प्रत्येक में प्रदर्शन करने के लिए कार्यों की एक कतार है। यदि कोई असंतुलन है, अर्थात एक धागा काम में व्यस्त है, जबकि दूसरे के पास नहीं है, तो दूसरे धागे की कतार से कार्यों को पकड़ लिया जाता है।
इसके अलावा, हमारे उदाहरण में, क्षेत्र की निरंतरता पर कब्जा कर लिया जाएगा। कुछ इस तरह:


इस प्रकार, हम गारंटी देते हैं कि सभी कोर काम के साथ लोड किए जाएंगे। वैसे, इंटेल थ्रेडिंग बिल्डिंग ब्लॉक्स (टीबीबी) में एक ही शेड्यूलर लागू किया जाता है। cilk_sync एक सिंक्रनाइज़ेशन बिंदु है।

Cilk_for निर्माण इरादा है, जैसा कि कैप्टन एविडेंस कहते हैं, छोरों के लिए संगामिति का परिचय देने के लिए। हमें एक अलग डिज़ाइन की आवश्यकता क्यों है? मैं सीधा जवाब नहीं दूंगा, लेकिन मैं एक विचारोत्तेजक उदाहरण दूंगा। दो डेटा चक्र के बीच अंतर क्या है?

 for (int x = 0; x < n; ++x) { cilk_spawn f(x); } cilk_for (int x = 0; x < n; ++x) { f(x); } 

पहले मामले में, हम प्रत्येक पुनरावृत्ति पर एक कार्य बनाएंगे, और प्रदर्शन के संदर्भ में किसी अन्य व्यक्ति के कार्य पर कब्जा करने का संचालन बहुत महंगा है। यदि प्रत्येक पुनरावृत्ति में "थोड़ा" काम होता है, तो हम इस तरह के "समानांतर" कार्यक्रम की मदद से अधिक से अधिक खो देंगे।

जाहिर है, स्पॉन को प्रत्येक पुनरावृत्ति में नहीं, बल्कि, केवल एक बार, और अन्य सभी पुनरावृत्तियों को निरंतरता के रूप में माना जाना चाहिए। मुझे लगता है कि cilk_for की आवश्यकता के बारे में सवाल का जवाब अब गायब हो जाता है।

दरअसल, लगभग सब कुछ। यह साझा मेमोरी एक्सेस के मुद्दे को हल करने के लिए बनी हुई है। हमें इसका ध्यान रखना होगा, reducers की मदद से। साझा डेटा Cilk से टेम्पलेट्स का उपयोग करके बनाया गया है, उनके साथ सुरक्षित काम की गारंटी देता है।

चलो हमारे सरल उदाहरण जारी रखें:

 int sum=3; void f() { cilk_spawn g(); work sum += 2; work } void g() { work sum++; work } 

यह स्पष्ट है कि सामान्य चर राशि के साथ "खराब" स्थिति उत्पन्न होती है। इसे हल करने के लिए, हमें इसे इस तरह घोषित करने की आवश्यकता है:

 cilk::reducer_opadd<int> sum(3); 

और आप अपने खुद के reducers, cilk से विरासत में लिख सकते हैं :: monoid_base और cilk :: reducer classes। यह, ओपनएमपी के नवीनतम संस्करण में संभव हो गया।
मुझे आशा है कि मैंने यह समझने के लिए पर्याप्त बताया है कि Intel Cilk Plus के पास क्या है। वास्तव में, वहाँ लगभग सब कुछ है - कार्य के लिए समानता Cilk के कीवर्ड के माध्यम से, और डेटा के लिए समानांतरवाद निर्देश और नए सिंटैक्स का उपयोग करते हुए (मैंने अभी तक जानबूझकर इस बारे में नहीं बताया है)। जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रौद्योगिकी शक्तिशाली है और आपके एप्लिकेशन में सभी प्रकार की संगामिति का उपयोग करने के लिए काफी संभावनाएं प्रदान करती है। इसके लिए जाओ, और "तुम्हारे साथ बल हो सकता है"!