HPVM 2.0, CPU, GPU, FPGA 및 하드웨어 가속기용 컴파일러 발표

LLVM 프로젝트는 이기종 시스템의 프로그래밍을 단순화하고 CPU, GPU, FPGA 및 도메인별 하드웨어 가속기를 위한 코드를 생성하기 위한 도구를 제공하는 것을 목표로 하는 HPVM 2.0(이기종 병렬 가상 머신) 컴파일러의 릴리스를 도입했습니다. 프로젝트 코드는 Apache 2.0 라이선스에 따라 배포됩니다.

이기종 병렬 시스템에 대한 프로그래밍은 병렬성을 달성하기 위해 서로 다른 모델(CPU 코어, 벡터 명령어, GPU 등)을 사용하는 구성 요소의 한 시스템, 서로 다른 명령어 세트 및 서로 다른 메모리 계층으로 인해 복잡합니다. 각 시스템은 이러한 구성 요소의 고유한 조합을 사용합니다. HPVM 프로젝트의 주요 아이디어는 GPU, 벡터 명령, 멀티 코어 프로세서, FPGA 및 다양한 특수 컴퓨팅을 포함하여 병렬 컴퓨팅을 지원하는 다양한 유형의 하드웨어에 사용할 수 있는 병렬 프로그램의 통합 표현을 컴파일하는 데 사용하는 것입니다. 가속기 칩.

다른 시스템과 달리 HPVM은 이기종 컴퓨팅을 구성하기 위한 세 가지 가능성, 즉 IR(중간 표현), V-ISA(가상 명령어 집합 아키텍처) 및 프로그래밍 언어 및 장비와 독립적인 런타임 스케줄링을 결합하려고 했습니다.

• 중간 표현 HPVM은 계층적 데이터 흐름 그래프를 사용하여 작업, 데이터 및 계산 파이프라인 수준에서 병렬성을 캡처함으로써 LLVM 명령의 중간 표현을 확장합니다. HPVM 중간 표현에는 벡터 명령과 공유 메모리도 포함됩니다. 중간 표현을 사용하는 주요 목적은 이기종 시스템에 대한 효율적인 코드 생성 및 최적화입니다.
• V-ISA(Virtual Instruction Set Architecture)는 하위 수준 하드웨어를 추상화하고 기본 동시성 모델인 데이터 흐름 그래프만 사용하여 다양한 형태의 병렬성과 메모리 아키텍처를 통합합니다. V-ISA는 병렬 컴퓨팅을 위해 서로 다른 유형의 하드웨어 간 이식성을 구현하고 이기종 시스템의 서로 다른 요소를 사용할 때 성능을 잃지 않도록 합니다. Virtual ISA는 CPU, GPU, FPGA 및 다양한 가속기에서 실행할 수 있는 일반 프로그램 실행 가능 코드를 제공하는 데에도 사용할 수 있습니다.
• 유연한 컴퓨팅 프로세스 스케줄링 정책은 런타임에 적용되며 프로그램(그래프 구조)에 대한 정보를 기반으로 구현되고 시스템에서 사용 가능한 모든 대상 컴퓨팅 장치에서 실행하기 위해 개별 프로그램 노드를 컴파일하여 구현됩니다.

이 프로젝트에서 개발한 코드 생성기는 NVIDIA GPU(cuDNN 및 OpenCL), Intel AVX 벡터 명령, FPGA 및 멀티코어 x86 CPU를 사용하여 실행하기 위해 가상 ISA를 사용하여 정의된 애플리케이션 노드를 변환할 수 있습니다. HPVM 변환기 결과의 성능은 GPU 및 벡터 컴퓨팅 장치용으로 수동으로 작성된 OpenCL 코드와 비슷합니다.

HPVM 2.0의 주요 혁신:

• HPVM에서 컴파일하기 위한 C/C++ 애플리케이션 코드의 병렬화를 단순화하는 Hetero-C++ 언어 프런트엔드가 제안되었습니다. Hetero-C++는 데이터 수준 병렬 처리 및 HPVM 스레드 그래프에 매핑되는 계층적 작업에 대한 확장을 정의합니다.
• Intel FPGA에서 코드 실행을 지원하기 위해 FPGA 백엔드가 추가되었습니다. 실행을 구성하기 위해 OpenCL용 Intel FPGA SDK가 사용됩니다.
• DSE(Design Space Exploration) 프레임워크가 추가되었습니다. 여기에는 지정된 하드웨어 플랫폼에 맞게 응용 프로그램을 자동으로 조정하기 위한 컴파일러 최적화 및 병목 현상 감지 메커니즘이 포함됩니다. 이 프레임워크에는 Intel의 FPGA용 기성 성능 모델이 포함되어 있으며 HPVM에서 지원하는 모든 장치에 대한 최적화를 위해 자신의 프로세서를 연결할 수 있습니다. HPVM 데이터 흐름 그래프 수준과 LLVM 수준 모두에서 최적화를 적용할 수 있습니다.
• LLVM 구성 요소가 버전 13.0으로 업데이트되었습니다.
• 코드베이스, 라이브러리 및 유틸리티를 보다 쉽게 ​​탐색할 수 있도록 코드가 재구성되었습니다.
• 테스트를 위한 인프라가 개선되었으며 다양한 HPVM 구성 요소에 대한 새로운 테스트가 추가되었습니다.

출처 : opennet.ru