Објавен HPVM 2.0, компајлер за CPU, GPU, FPGA и хардверски акцелератори

Проектот LLVM го објави објавувањето на HPVM 2.0 (Хетерогена паралелна виртуелна машина), компајлер чија цел е да го поедностави програмирањето за хетерогени системи и да обезбедува алатки за генерирање код за процесори, графички процесори, FPGA и хардверски акцелератори специфични за домен. Проектниот код се дистрибуира под лиценцата Apache 2.0.

Програмирањето за хетерогени паралелни системи е комплицирано од присуството на компоненти во истиот систем кои користат различни модели за постигнување паралелизам (јадра на процесорот, векторски инструкции, графички процесор, итн.), различни инструкциски множества и различни мемориски хиерархии. Секој систем користи своја комбинација од овие компоненти. Главната идеја на проектот HPVM е да се користи унифицирана репрезентација на паралелно извршени програми при компајлирање, што може да се користи за различни типови на хардвер што поддржува паралелно пресметување, вклучувајќи графички процесори, векторски инструкции, повеќејадрени процесори, FPGA и разни специјализирани чипови за забрзување.

За разлика од другите системи, HPVM се обиде да комбинира три способности за организирање на хетерогени пресметувања - програмски јазик и хардверски независна средно претставување (IR), архитектура на виртуелни инструкциски сет (V-ISA) и распоред на време на работа:

• Средното претставување на HPVM го проширува средното претставување на LLVM на инструкциите со користење на хиерархиски график на проток на податоци за да се долови паралелизмот на нивоата на задачи, податоци и нафтоводи. Средното претставување на HPVM исто така вклучува векторски инструкции и споделена меморија. Главната цел на користење на средно претставување е ефикасно генерирање на код и оптимизација за хетерогени системи.
• Архитектура на виртуелни инструкции со множество (V-ISA) апстрахира хардверски карактеристики на ниско ниво и обединува различни форми на паралелизам и мемориски архитектури користејќи само основен модел на паралелизам - графиконот на проток на податоци. V-ISA ви овозможува да постигнете преносливост помеѓу различни типови опрема за паралелно пресметување и овозможува да не се губат перформансите при користење на различни елементи на хетерогени системи. Виртуелниот ISA, исто така, може да се користи за да се испорача универзален програмски код што може да се изврши што може да работи со користење на процесори, графички процесори, FPGA и разни акцелератори.
• Флексибилните политики за распоред за пресметковниот процес се применуваат при извршување и се имплементираат и врз основа на информации за програмата (структура на графиконот) и преку компилација на поединечни програмски јазли за извршување на кој било од целните компјутерски уреди достапни во системот.

Генераторите на код развиени од проектот се способни да преведуваат апликациски јазли дефинирани со помош на виртуелен ISA за извршување со помош на графички процесори на NVIDIA (cuDNN и OpenCL), инструкции за вектор на Intel AVX, FPGA и мулти-јадрени x86 процесори. Забележано е дека перформансите на преведувачите на HPVM се споредливи со рачно напишаниот OpenCL код за графички процесори и векторски компјутерски уреди.

Клучни иновации на HPVM 2.0:

• Предложен е хетеро-C++ јазичен преден дел, кој ја поедноставува паралелизацијата на кодот на апликацијата во C/C++ за компилација во HPVM. Hetero-C++ дефинира екстензии за паралелизам на ниво на податоци и хиерархиски задачи кои се пресликуваат на графиконите на нишките на HPVM.
• Додаден е FPGA заднина за да обезбеди поддршка за извршување на кодот на Intel FPGA. За да се организира извршување, се користи Intel FPGA SDK за OpenCL.
• Додадена е рамката DSE (Design Space Exploration), која вклучува оптимизации на компајлерите и механизми за идентификување на тесните грла за автоматско подесување на апликации за дадена хардверска платформа. Рамката содржи готов модел на перформанси за FPGA од Intel и овозможува поврзување на сопствени процесори за оптимизација за сите уреди поддржани од HPVM. Оптимизациите може да се применат и на нивоата на графиконот на проток на податоци HPVM и LLVM.
• Компонентите на LLVM се ажурирани на верзијата 13.0.
• Кодот е реорганизиран за да може полесно да се движите низ базата на кодови, библиотеките и комуналните услуги.
• Инфраструктурата за тестирање е подобрена, додадени се нови тестови за различни компоненти на HPVM.

Извор: opennet.ru