OpenHMPP

يحتوي الكود المصغر على الخصائص التالية:

1. إنها دالة خالصة .
   • لا يحتوي على تعريفات متغيرات ثابتة أو متقلبة ولا يشير إلى أي متغيرات عامة إلا إذا تم تعريفها بواسطة توجيه HMPP "resident".
   • لا يحتوي على أي استدعاءات لدوال ذات جسم غير مرئي (لا يمكن تضمينها مباشرةً). ويشمل ذلك استخدام المكتبات ودوال النظام مثل malloc و printf، ...
   • يجب أن يشير كل استدعاء دالة إلى دالة نقية ثابتة (بدون مؤشرات دوال).
2. لا تُرجع أي قيمة (دالة فارغة في لغة C أو روتين فرعي في لغة Fortran ).
3. يجب أن يكون عدد الوسائط ثابتًا (أي لا يمكن أن تكون دالة متغيرة الوسائط كما هو الحال في stdarg.h في لغة C).
4. إنها ليست عملية تكرارية.
5. يفترض أن تكون معلمات هذا النظام غير متداخلة (انظر التداخل (الحوسبة) وتداخل المؤشرات ).
6. لا يحتوي على توجيهات موقع الاستدعاء (أي RPC إلى جزء كود آخر) أو توجيهات HMPP أخرى.

تضمن هذه الخصائص إمكانية تنفيذ استدعاء الإجراء عن بُعد (RPC) الخاص بوحدة التعليمات البرمجية عن بُعد بواسطة جهاز HWA. ويمكن أن يكون هذا الاستدعاء وعمليات نقل البيانات المرتبطة به غير متزامنة.

يوفر HMPP استدعاء الإجراءات عن بعد المتزامن وغير المتزامن. ويعتمد تنفيذ العملية غير المتزامنة على الأجهزة.

يأخذ HMPP في الاعتبار مساحتين للعناوين: مساحة المعالج المضيف وذاكرة HWA.

يمكن اعتبار توجيهات OpenHMPP بمثابة "معلومات وصفية" تُضاف إلى شفرة المصدر للتطبيق. وهي معلومات وصفية آمنة، أي أنها لا تُغير سلوك الشفرة الأصلية. وتتناول هذه التوجيهات التنفيذ عن بُعد (RPC) للدالة، بالإضافة إلى عمليات نقل البيانات من وإلى ذاكرة الأجهزة.

يُقدّم الجدول أدناه توجيهات OpenHMPP. تُلبّي توجيهات OpenHMPP احتياجاتٍ مُختلفة: بعضها مُخصّص للتصريحات، والبعض الآخر مُخصّص لإدارة التنفيذ.

إحدى النقاط الأساسية في نهج HMPP هي مفهوم التوجيهات والعلامات المرتبطة بها، مما يجعل من الممكن عرض بنية متماسكة لمجموعة كاملة من التوجيهات المنتشرة في تطبيق ما.

هناك نوعان من الملصقات:

• واحد مرتبط بوحدة كود. بشكل عام، تقتصر التوجيهات التي تحمل هذا النوع من التصنيفات على إدارة وحدة كود واحدة فقط (تسمى وحدة كود مستقلة في بقية المستند لتمييزها عن مجموعة وحدات الكود).
• يُشار إلى هذه التصنيفات على النحو التالي: "<LabelOfGroup>"، حيث "LabelOfGroup" هو اسم يُحدده المستخدم. وبشكل عام، ترتبط التوجيهات التي تحمل تصنيفًا من هذا النوع بالمجموعة بأكملها. يُستخدم مفهوم المجموعة في فئة من المشكلات التي تتطلب إدارة مُحددة للبيانات في جميع أنحاء التطبيق لتحسين الأداء.

من أجل تبسيط الرموز، سيتم استخدام التعبيرات النمطية لوصف بناء جملة توجيهات HMPP.

يُستخدم نظام الألوان الموضح أدناه لوصف توجيهات بناء الجملة:

• الكلمات الرئيسية المحجوزة لبرنامج HMPP باللون الأخضر ؛
• عناصر القواعد التي يمكن تصريفها في الكلمات الرئيسية لـ HMPP تظهر باللون الأحمر ؛
• تظل متغيرات المستخدم باللون الأسود.

#pragma hmpp < grp_label > [codelet_label]? directive_type [ , directive_parameters ]* [ & ]

!$hmpp < grp_label > [codelet_label]? directive_type [ , directive_parameters ]* [ & ]

يُعلن التوجيه codeletعن تنفيذ عملية حسابية عن بُعد على مُسرِّع أجهزة. بالنسبة codeletللتوجيه:

• يُعدّ رمز التعريف (codelet label) إلزاميًا ويجب أن يكون فريدًا في التطبيق.
• لا يلزم تحديد اسم المجموعة إذا لم يتم تعريف أي مجموعة.
• يتم إدراج توجيه الكود الصغير قبل تعريف الدالة مباشرة.

صيغة التوجيه هي:

#pragma hmpp < grp_label > codelet_label codelet [ , version = Major.minor[.micro]?]؟ [ , args[ arg_items ].io= [[ in | out | inout ]]* [ , args[ arg_items ].size={ dimsize[,dimsize]* } ]* [ , args[ arg_items ].const=true ]* [ , cond = "expr"] [ , target= target_name [: target_name ]*]

يمكن إضافة أكثر من توجيه كود برمجي إلى دالة لتحديد استخدامات مختلفة أو سياقات تنفيذ مختلفة. مع ذلك، لا يمكن أن يكون هناك سوى توجيه كود برمجي واحد لكل تسمية موقع استدعاء معينة.

يحدد التوجيه callsiteكيفية استخدام جزء من التعليمات البرمجية في نقطة معينة من البرنامج.

صيغة التوجيه هي:

#pragma hmpp < grp_label > codelet_label callsite [ , asynchronous ]? [ , args[ arg_items ].size={ dimsize[,dimsize]* } ]* [ , args[ arg_items ].advancedload= [[ true | false ]]* [ , args[ arg_items ].addr=" expr " ]* [ , args[ arg_items ].noupdate=true ]*

يُعرض هنا مثال على ذلك  :

/* تعريف الكود المصغر */ #pragma hmpp simple1 codelet, args[outv].io=inout, target=CUDA static void matvec ( int sn , int sm , float inv [ sm ], float inm [ sn ][ sm ], float * outv ){ int i , j ; for ( i = 0 ; i < sm ; i ++ ) { float temp = outv [ i ]; for ( j = 0 ; j < sn ; j ++ ) { temp += inv [ j ] * inm [ i ][ j ]; } outv [ i ] = temp ; } int main ( int argc , char ** argv ) { int n ; ........ /* استخدام الكوديت */ #pragma hmpp simple1 callsite, args[outv].size={n} matvec ( n , m , myinc , inm , myoutv ); ........ }

في بعض الحالات، يلزم إدارة محددة للبيانات في جميع أنحاء التطبيق (تحسين حركة بيانات وحدة المعالجة المركزية/وحدة معالجة الرسومات، والمتغيرات المشتركة ...).

يُتيح هذا groupالتوجيه تعريف مجموعة من وحدات الكود. تُطبَّق المعاملات المُحدَّدة في هذا التوجيه على جميع وحدات الكود التابعة للمجموعة. صيغة التوجيه هي:

#pragma hmpp < grp_label > group [ , version = <major>.<minor>[.<micro>]?]? [ , target = target_name [: target_name ]*]]? [ , cond = “ expr ” ]?

عند استخدام وحدة معالجة الأجهزة (HWA)، غالبًا ما تكون عملية نقل البيانات بين وحدة المعالجة والمعالج الرئيسي هي العائق الرئيسي. وللحد من عبء الاتصال، يمكن تداخل عمليات نقل البيانات مع عمليات التنفيذ المتتالية لنفس الجزء البرمجي باستخدام خاصية عدم التزامن في وحدة المعالجة.

• توجيه التخصيص

يقوم التوجيه allocateبقفل وحدة الأجهزة (HWA) وتخصيص مقدار الذاكرة اللازم.

#pragma hmpp < grp_label > allocate [ ,args[ arg_items ].size={ dimsize[,dimsize]* } ]*

• توجيهات الإفراج

يحدد التوجيه releaseمتى يتم إصدار HWA لمجموعة أو لوحدة برمجية مستقلة.

#pragma hmpp < grp_label > release

• توجيه التحميل المتقدم

يقوم التوجيه advancedloadبجلب البيانات مسبقًا قبل التنفيذ البعيد للوحدة البرمجية.

#pragma hmpp < grp_label > [codelet_label]? advancedload ,args[ arg_items ] [ ,args[ arg_items ].size={ dimsize[,dimsize]* } ]* [ ,args[ arg_items ].addr=" expr " ]* [ ,args[ arg_items ].section={ [ subscript_triplet , ]+ } ]* [ ،غير متزامن ]

• توجيه المتجر المفوض

التوجيه delegatedstoreعبارة عن حاجز تزامن لانتظار اكتمال تنفيذ الكود غير المتزامن ثم تنزيل النتائج.

#pragma hmpp < grp_label > [codelet_label]؟ متجر مفوض ,args[ arg_items ] [ ,args[ arg_items ].addr=" expr " ]* [ ,args[ arg_items ].section={ [ subscript_triplet , ]+ } ]*

• الحسابات غير المتزامنة

يُحدد هذا synchronizeالتوجيه الانتظار حتى اكتمال تنفيذ موقع الاستدعاء غير المتزامن. بالنسبة لتوجيه التزامن، يكون تصنيف الكود الصغير إلزاميًا دائمًا، كما أن تصنيف المجموعة مطلوب إذا كان الكود الصغير ينتمي إلى مجموعة.

#pragma hmpp < grp_label > مزامنة codelet_label

• مثال

في المثال التالي، يتم تهيئة الجهاز وتخصيص الذاكرة وتحميل بيانات الإدخال مرة واحدة فقط خارج الحلقة وليس في كل تكرار للحلقة.

يسمح هذا synchronizeالتوجيه بالانتظار حتى يكتمل التنفيذ غير المتزامن للوحدة البرمجية قبل بدء تكرار آخر. وأخيرًا، delegatedstoreيقوم التوجيه الموجود خارج الحلقة بتحميل نتيجة sgemm.

int main ( int argc , char ** argv ) { #pragma hmpp sgemm allocate, args[vin1;vin2;vout].size={size,size} #pragma hmpp sgemm advancedload, args[vin1;vin2;vout], args[m,n,k,alpha,beta] for ( j = 0 ; j < 2 ; j ++ ) { #pragma hmpp sgemm callsite, asynchronous, args[vin1;vin2;vout].advancedload=true, args[m,n,k,alpha,beta].advancedload=true sgemm ( size , size , size , alpha , vin1 , vin2 , beta , vout ); #pragma hmpp sgemm synchronize } #pragma hmpp sgemm delegatedstore, args[vout] #pragma hmpp sgemm release

تقوم هذه التوجيهات بربط جميع الوسائط التي تشترك في الاسم المحدد لجميع المجموعات.

يجب أن تكون أنواع وأبعاد جميع الوسائط المُعينة متطابقة.

يقوم التوجيه mapبتعيين عدة وسائط على الجهاز.

#pragma hmpp < grp_label > الخريطة، args[ arg_items ]

هذا التوجيه مشابه تمامًا للتوجيه mapالسابق، باستثناء أن الوسائط المراد ربطها تُحدد مباشرةً بأسمائها. هذا mapbynameالتوجيه يُعادل عدة mapتوجيهات.

#pragma hmpp < grp_label > mapbyname [ , variableName]+

يُعرّف هذا residentالتوجيه بعض المتغيرات كمتغيرات عامة ضمن مجموعة. ويمكن الوصول إلى هذه المتغيرات مباشرةً من أي جزء من التعليمات البرمجية ينتمي إلى المجموعة. وينطبق هذا التوجيه على عبارة التعريف التي تليه مباشرةً في التعليمات البرمجية المصدرية.

صيغة هذا التوجيه هي:

#pragma hmpp < grp_label > resident [ , args[:: var_name ].io= [[ in | out | inout ]]* [ , args[:: var_name ].size={ dimsize[,dimsize]* } ]* [ , args[:: var_name ].addr=" expr " ]* [ , args[:: var_name ].const=true ]*

يشير الرمز ::var_name الذي يبدأ بالبادئة ::إلى متغير التطبيق المعلن عنه كمتغير مقيم.

المنطقة هي دمج لتوجيهات الكود المصغر/موقع الاستدعاء. والهدف هو تجنب إعادة هيكلة الكود لإنشاء الكود المصغر. لذلك، يمكن استخدام جميع السمات المتاحة لتوجيهات codeletأو على التوجيهات.callsiteregions

بلغة سي:

#pragma hmpp [< MyGroup >] [ label ] region [ , args[ arg_items ].io= [[ in | out | inout ]]* [ , cond = " expr "] < [ , args[ arg_items ].const=true ]* [ , target= target_name [ : target_name ]*] [ , args[ arg_items ].size={ dimsize[ , dimsize]* } ]* [ , args[ arg_items ].advancedload= [[ true | false ]]* [ , args[ arg_items ].addr=" expr " ]* [ , args[ arg_items ].noupdate=true ]* [ ، غير متزامن ]؟ [ , private=[ arg_items ] ]* { بيانات الكتلة ج }