Параллельная Обработка Данных, 09 лекция (от 30 октября)

Материал из eSyr's wiki.

Предыдущая лекция | Следующая лекция

CRAY C90

Расчет максимальной пиковой производительности. Как ее достичь? Максимально задействовать векторные операции. Оп явл векторной. если дл яее выполнения используется векторная команда. Векторная команда выполняетя если компилятору удается выделить одинаковые операции над разными данными. Пример:

DO i = 1,n
  c(i) = A(i)+B(i)
END DO

Что бы понять, какие оп можно векторизовать, надо ввести понятие вектора Вектор -- упорядоченный набор однотипных данных, все элементы которого размещены в памяти с одинаковым смещением друг относительно друга. Простейшим вектором является одномерный массив Векторами являются столбцы и сторки матрицы. Встает задача поиска в программе векторизуемых участков. Необходимо отсутствие зависимости по данным.

DO i = 1,n
 A(i) = funct (A(i), B(i))
END DO

В креях были предусмотрены спец комментарии, говорящие про такие куски есть ли в них зависимости или нет. Операции программы

• векторизуемые
  • компилятор может векторизовать
  • компиятор не может векторизовать
• невекторизуемые

Есть программа состоит из частей, часть которых можно векторизовать, а часть нельзя, то в действие вступает знакомый нам закон Амдала. Итак, мешающие факторы

• Закон Амдала
• разгон конвейера
• секционирование векторных операций.

На хорошем цикле

DO i = 1,N
  A(i)= B(i)*s + C(i)
END DO

можно получить

• конфликты в памяти. Самое плохое -- шаг по памяти в 64.

Рассмотрим цикл

DO i = 1,Nxk, k
  A(i) = B(i)*s + C(i)
END DO

Пусть N=1000

Поэтому с шагом = 64 надо бороться. НО это не всегда просто. Рассмотрим пример x[40][40][40]

DO i=1,n
  DO j = 1,n
    DO k = 1,n
      x(i,j,k)= x(i,j,k)+P(k,i)*Y(k,j)
    END DO
  END DO
END DO

x(i,j,k) x(i,j,k+1) находятся в памяти не рядом, а на расстоянии 40*40 = 25*64.То есть производительность будет крайне маленькой. Поэтому лучше описать х как x[41][41][1000]. Небольшое дополнительной памятью мы расплачиваемся за значительно большую производительность. Гораздо хуже если есть чтото вроде индексной адресации.

DO i = 1,n
  x(IX(i))  = ... X(IX(i))
END DO

Далеко не всегда с конфликтами по памяти можно разобраться статитически и далеко не всегда компилятор может с этим разобраться.

• Ограниченная пропускная способность каналов процессор-память.

DO i=1,n
  A(i) = B(i)*C(i)+D(i)
END DO

Надо считать три вектора, а канлов только два.

• необходимость использования векторных регистров