Programowanie w systemie UNIX/CPU

Epiphany

Technologia Epiphany i przykładowy program z użyciem OpenCl

Koprocesor Xeon Phi

Wstęp do programowania procesorów Xeon i koprocesora Xeon Phi

OpenMP

Obraz i kod z użyciem OpenMP

testy wstępne

wersja

• openmp_version : "integer parameter openmp_version with a value yyyymm where yyyy and mm are 19 the year and month designations of the version of the OpenMP API that the implementation supports"
• OMP_DISPLAY_ENV

# bash
export  OMP_DISPLAY_ENV="TRUE"

Wywołanie programu korzystajaćego z OpenMP spowoduje wyświetlenie dodatkowego komunikatu:

OPENMP DISPLAY ENVIRONMENT BEGIN
  _OPENMP = '201511'
  OMP_DYNAMIC = 'FALSE'
  OMP_NESTED = 'FALSE'
  OMP_NUM_THREADS = '8'
  OMP_SCHEDULE = 'DYNAMIC'
  OMP_PROC_BIND = 'FALSE'
  OMP_PLACES = ''
  OMP_STACKSIZE = '0'
  OMP_WAIT_POLICY = 'PASSIVE'
  OMP_THREAD_LIMIT = '4294967295'
  OMP_MAX_ACTIVE_LEVELS = '2147483647'
  OMP_CANCELLATION = 'FALSE'
  OMP_DEFAULT_DEVICE = '0'
  OMP_MAX_TASK_PRIORITY = '0'
OPENMP DISPLAY ENVIRONMENT END

procesor

Sprawdzamy ile rdzeni (wątków) ma procesor:

grep 'processor.*:' /proc/cpuinfo | wc -l 

Im więcej tym lepiej. Jeśli 1 to nie ma potrzeby używania OpenMP.

kompilator

W konsoli sprawdzamy wersję:

 gcc --version ## get compiler version

lub

 echo |cpp -fopenmp -dM |grep -i open

przykładowy wynik:

 #define _OPENMP 201307

biblioteki

Biblioteki:

• libgomp (GNU Offloading and Multi Processing Runtime Library)

Wyszukujemy pakiety (uwaga na openmpi - to inna biblioteka)

 sudo apt-cache search openmp

Stan biblioteki:

  dpkg --status libgomp1

wyniki:

Package: libgomp1
Status: install ok installed
Priority: optional
Section: libs
Installed-Size: 156
Maintainer: Ubuntu Core developers <ubuntu-devel-discuss@lists.ubuntu.com>
Architecture: amd64
Multi-Arch: same
Source: gcc-5
Version: 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4
Depends: gcc-5-base (= 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4), libc6 (>= 2.17)
Breaks: gcc-4.3 (<< 4.3.6-1), gcc-4.4 (<< 4.4.6-4), gcc-4.5 (<< 4.5.3-2)
Description: GCC OpenMP (GOMP) support library
 GOMP is an implementation of OpenMP for the C, C++, and Fortran compilers
 in the GNU Compiler Collection.
Homepage: http://gcc.gnu.org/
Original-Maintainer: Debian GCC Maintainers <debian-gcc@lists.debian.org>

lub:

  ldconfig -p | grep gomp

przykładowy wynik:

 libgomp.so.1 (libc6,x86-64) => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libgomp.so.1

Instalacja

Nie instalujemy biblioteki, ponieważ OpenMP jest to opcja kompilatora

ale:

 apt-get install libgomp1
 sudo apt-get install gcc-multilib

użycie

Użycie OpenMP polega na dodaniu do istniejącego kodu (tu przykład z kodem w C):

• dyrektywy preprocesora: #include <omp.h>
• Tworzenie wątków za pomocą dyrektywy: #pragma omp parallel
• kompilacji z dodaną opcję: -fopenmp

Ta niewielka ingerencja w istniejący kod pozwala na przyspieszenie wykonywania n-razy (n jest liczbą możliwych wątków = liczba rdzeni * liczba wątków_na_rdzeń).

Przykłady

Hello world!

/*
export  OMP_DISPLAY_ENV="TRUE"
gcc.c.c -fopenmp -Wall
./a.out

*/

#include <omp.h>
#include <stdio.h>

int main() {
 #pragma omp parallel
 printf("Hello from thread %d, nthreads %d\n", omp_get_thread_num(), omp_get_num_threads());


}

Zagnieżdzone pętle ( ang. nested loops)

/*
 C program that uses nested for loops
 gcc o.c -Wall -fopenmp
 ./a.out
 
 
 i = 10000 	 xMax*yMax = 10000

 
 i = 444514 = 0.444514 *xMax*yMax 	 where xMax*yMax = 1000000 // no reduction
i = 437097 = 0.437097*(xMax*yMax) 	 where xMax*yMax = 1000000


 i = 1000000 = 1.000000*(xMax*yMax) 	 where xMax*yMax = 1000000 // reduction

*/ 


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <omp.h>		// OpenMP


int i= 0; 

int main()
{

	int x;
	int xMax = 1000;
	int y;
	int yMax = 1000;
	int all = xMax*yMax;
	
	
	
	

	#pragma omp parallel for collapse(2) schedule(dynamic) reduction(+:i)
	for (x = 0; x < xMax; x++) {

		for (y = 0; y < yMax; y++)
			{i++;}
		}

	printf("i = %d = %f*(xMax*yMax) \t where xMax*yMax = %d\n", i, (double)i/all,  all);
	return 0;
}

Wypełnianie tablicy

// fill array using symmetry of image 
// uses global var :  ...
int FillArraySymmetric(unsigned char data[] )
{
   
 unsigned char Color; // gray from 0 to 255 

printf("axis of symmetry \n"); 
iy = iyAxisOfSymmetry; 
#pragma omp parallel for schedule(dynamic) private(ix,Color) shared(ixMin,ixMax, iyAxisOfSymmetry)
for(ix=ixMin;ix<=ixMax;++ix) PlotPoint(ix, iy, GiveColor(ix, iy)); 


/*
The use of ‘shared(variable, variable2) specifies that these variables should be shared among all the threads.
The use of ‘private(variable, variable2)’ specifies that these variables should have a seperate instance in each thread.
*/

#pragma omp parallel for schedule(dynamic) private(iyAbove,ix,iy,Color) shared(iyAboveMin, iyAboveMax,ixMin,ixMax, iyAxisOfSymmetry)

// above and below axis 
for(iyAbove = iyAboveMin; iyAbove<=iyAboveMax; ++iyAbove) 
  {printf(" %d from %d\n", iyAbove, iyAboveMax); //info 
  for(ix=ixMin; ix<=ixMax; ++ix) 

  { // above axis compute color and save it to the array
    iy = iyAxisOfSymmetry + iyAbove;
    Color = GiveColor(ix, iy);
    PlotPoint(ix, iy, Color ); 
    // below the axis only copy Color the same as above without computing it 
    PlotPoint(ixMax-ix, iyAxisOfSymmetry - iyAbove , Color ); 
   } 
}  
 return 0;
}

Błędy

Najczęstsze błędy

Poradniki

• commons:Category:OpenMP - kod uzywajacy OpenMP do tworzenia obrazów
• http://www.cmmsigma.eu/labs/parallel_comp/openmp_tutorial/index.pl.html
• https://gcc.gnu.org/wiki/Offloading
• https://computing.llnl.gov/tutorials/openMP/exercise.html
• https://gcc.gnu.org/wiki/openmp
• https://www.ibm.com/developerworks/aix/library/au-aix-openmp-framework/index.html
• https://docs.loni.org/wiki/Introduction_to_OpenMP
• Guide into OpenMP: Easy multithreading programming for C++. By Joel Yliluoma
• Fractal - Mandelbrot Set using OpenGL C++ OpenMP video by Marek Bruchatý
• beej blog : parallel-programming-openmp
• https://github.com/clang-omp/clang_trunk/tree/master/test/OpenMP