გამოქვეყნდა HPVM 2.0, CPU, GPU, FPGA და აპარატურის ამაჩქარებლების შემდგენელი

LLVM პროექტმა გამოაცხადა HPVM 2.0 (ჰეტეროგენული პარალელური ვირტუალური მანქანა), შემდგენელი, რომელიც მიზნად ისახავს ჰეტეროგენული სისტემების პროგრამირების გამარტივებას და კოდის გენერირების ინსტრუმენტებს CPU-სთვის, GPU-სთვის, FPGA-ებისთვის და დომენისთვის სპეციფიკური ტექნიკის ამაჩქარებლებისთვის. პროექტის კოდი ნაწილდება Apache 2.0 ლიცენზიით.

ჰეტეროგენული პარალელური სისტემების პროგრამირება გართულებულია იმავე სისტემაში კომპონენტების არსებობით, რომლებიც იყენებენ სხვადასხვა მოდელებს პარალელურობის მისაღწევად (CPU ბირთვები, ვექტორული ინსტრუქციები, GPU და ა.შ.), სხვადასხვა ინსტრუქციების ნაკრები და სხვადასხვა მეხსიერების იერარქიები. თითოეული სისტემა იყენებს ამ კომპონენტების საკუთარ კომბინაციას. HPVM პროექტის მთავარი იდეაა გამოიყენოს პარალელურად შესრულებული პროგრამების ერთიანი წარმოდგენა შედგენისას, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ტიპის აპარატურისთვის, რომელიც მხარს უჭერს პარალელურ გამოთვლებს, მათ შორის GPU, ვექტორული ინსტრუქციები, მრავალბირთვიანი პროცესორები, FPGA და სხვადასხვა სპეციალიზებული ამაჩქარებლის ჩიპები.

სხვა სისტემებისგან განსხვავებით, HPVM ცდილობდა გაეერთიანებინა სამი შესაძლებლობა ჰეტეროგენული გამოთვლის ორგანიზებისთვის - პროგრამირების ენა და აპარატურის დამოუკიდებელი შუალედური წარმოდგენა (IR), ვირტუალური ინსტრუქციების ნაკრების არქიტექტურა (V-ISA) და გაშვების დროის დაგეგმვა:

• HPVM შუალედური წარმოდგენა აფართოებს ინსტრუქციების LLVM შუალედურ წარმოდგენას მონაცემთა ნაკადის იერარქიული გრაფიკის გამოყენებით, რათა აღბეჭდოს პარალელიზმი ამოცანის, მონაცემებისა და მილსადენის დონეზე. HPVM შუალედური წარმოდგენა ასევე მოიცავს ვექტორულ ინსტრუქციებს და საერთო მეხსიერებას. შუალედური წარმოდგენის გამოყენების მთავარი მიზანია კოდის ეფექტური გენერირება და ოპტიმიზაცია ჰეტეროგენული სისტემებისთვის.
• ვირტუალური ინსტრუქციების ნაკრები არქიტექტურა (V-ISA) აბსტრაქტებს დაბალი დონის ტექნიკის მახასიათებლებს და აერთიანებს პარალელიზმისა და მეხსიერების არქიტექტურის სხვადასხვა ფორმებს მხოლოდ ძირითადი პარალელიზმის მოდელის - მონაცემთა ნაკადის გრაფიკის გამოყენებით. V-ISA საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ პორტაბელურობას სხვადასხვა ტიპის მოწყობილობებს შორის პარალელური გამოთვლებისთვის და შესაძლებელს ხდის არ დაკარგოთ შესრულება ჰეტეროგენული სისტემების სხვადასხვა ელემენტების გამოყენებისას. ვირტუალური ISA ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას უნივერსალური შესრულებადი პროგრამის კოდის მიწოდებისთვის, რომელიც შეიძლება იმუშაოს CPU, GPU, FPGA და სხვადასხვა ამაჩქარებლების გამოყენებით.
• გამოთვლითი პროცესის დაგეგმვის მოქნილი პოლიტიკა გამოიყენება გაშვების დროს და ხორციელდება როგორც პროგრამის შესახებ ინფორმაციის (გრაფიკის სტრუქტურის) შესახებ დაფუძნებული, ასევე ცალკეული პროგრამის კვანძების შედგენის გზით, რათა განხორციელდეს ნებისმიერი სამიზნე გამოთვლითი მოწყობილობა, რომელიც ხელმისაწვდომია სისტემაში.

პროექტის მიერ შემუშავებულ კოდების გენერატორებს შეუძლიათ თარგმნონ აპლიკაციის კვანძები, რომლებიც განსაზღვრულია ვირტუალური ISA-ს გამოყენებით შესასრულებლად NVIDIA GPU-ების (cuDNN და OpenCL), Intel AVX ვექტორული ინსტრუქციების, FPGA და მრავალბირთვიანი x86 CPU-ების გამოყენებით. აღნიშნულია, რომ HPVM თარჯიმნების მუშაობა შედარებულია ხელით დაწერილ OpenCL კოდთან GPU და ვექტორული გამოთვლითი მოწყობილობებისთვის.

HPVM 2.0-ის ძირითადი ინოვაციები:

• შემოთავაზებულია ჰეტერო-C++ ენის წინა ნაწილი, რომელიც ამარტივებს აპლიკაციის კოდის პარალელიზებას C/C++-ში HPVM-ში კომპილაციისთვის. Hetero-C++ განსაზღვრავს გაფართოებებს მონაცემთა დონის პარალელიზმისთვის და იერარქიული ამოცანებისთვის, რომლებიც ასახავს HPVM ძაფების გრაფიკებს.
• დაემატა FPGA backend, რათა უზრუნველყოს კოდის შესრულების მხარდაჭერა Intel FPGA-ებზე. შესრულების ორგანიზებისთვის გამოიყენება Intel FPGA SDK OpenCL-ისთვის.
• დამატებულია DSE (Design Space Exploration) ჩარჩო, რომელიც მოიცავს კომპილატორის ოპტიმიზაციებს და მექანიზმებს, რომლებიც ხელს უწყობენ აპლიკაციების ავტომატურ რეგულირებას მოცემულ აპარატურულ პლატფორმაზე. ჩარჩო შეიცავს მზა შესრულების მოდელს Intel-ისგან FPGA-ებისთვის და შესაძლებელს ხდის დააკავშიროთ თქვენი საკუთარი პროცესორები ოპტიმიზაციისთვის ნებისმიერი მოწყობილობისთვის, რომელსაც მხარს უჭერს HPVM. ოპტიმიზაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც HPVM, ასევე LLVM მონაცემთა ნაკადის გრაფიკის დონეზე.
• LLVM კომპონენტები განახლებულია 13.0 ვერსიამდე.
• კოდის რეორგანიზაცია მოხდა, რათა გაადვილდეს ნავიგაცია კოდის ბაზაზე, ბიბლიოთეკებსა და კომუნალურ პროგრამებში.
• გაუმჯობესდა ტესტირების ინფრასტრუქტურა, დაემატა ახალი ტესტები HPVM-ის სხვადასხვა კომპონენტზე.

წყარო: opennet.ru