Intel Cluster Studio. Michael Burger FG Scientific Computing TU Darmstadt

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1 Intel Cluster Studio Michael Burger FG Scientific Computing TU Darmstadt FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 1 / 30

2 Agenda Was ist das Intel Cluster Studio? Intel Advisor Optimierungen mittels des ICC Intel Inspector Intel Trace Analyzer Untersuchung von Programmen mit Vtune Amplifier Fazit FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 2 / 30

3 Was ist das Intel Cluster Studio? Sammlung verschiedener Programme Abdecken des vollständigen Softwareentwicklungsprozesses Je nach Anwendungsgebiet verschiedene Pakete FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 3 / 30

4 Was ist das Intel Cluster Studio? Advisor: Parallelisierungshilfe Composer: Keine IDE, Compiler Inspector: Korrektheitsprüfung Analyzer: Korrektheitsprüfung (MPI) Amplifier: Paralleles/Serielles Tuning FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 4 / 30

5 Intel Advisor Threading Assistant für C (++/#) und Fortran Soll durch Prozess für die Konzipierung des Threading führen Nachträgliche Parallelisierung vorhandener Software Vergleich verschiedener Alternativen vor Implementierung Hilfe bei Lock-Suche oder Einführung von Synchronisierung Kurze Demo folgt in Kürze FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 5 / 30

6 Intel Advisor FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 6 / 30

7 Intel Advisor FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 7 / 30

8 Intel (Parallel) Composer Beinhaltet den Compiler (ICC) Besondere Unterstützung der Intel Prozessoren Intel s compilers may or may not optimize to the same degree for non-intel microprocessors for optimizations that are not unique to Intel microprocessors. Intel does not guarantee the availability, functionality, or effectiveness of any optimization on microprocessors not manufactured by Intel. Microprocessor-dependent optimizations in this product are intended for use with Intel microprocessors FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 8 / 30

9 Intel (Parallel) Composer Unterstützung von C++ und Fortran. Enthält außerdem: Template Library: Intel Threading Building Blocks (TBB) Library: Intel Integrated Performance Primitives (IPP) Library: Intel Math Kernel Libraries (MKL) OpenMP / Intel MPI Support FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 9 / 30

10 Intel (Parallel) Composer Der Wunsch / Das Ziel: Möglichst viel Automatisierung / Nutzung vorhandener Libraries FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 10 / 30

11 Intel (Parallel) Composer Für Windows: Microsoft Visual Studio ist Voraussetzung für den Composer Integration in bestehende IDE (DEMO): FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 11 / 30

12 Intel (Parallel) Composer In Linux: Unterstützt GNU Tool Chain Integration in Eclipse möglich (Tutorials online) Oder Kommandozeile FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 12 / 30

13 Intel (Parallel) Composer Schon der Compiler kann bei Performanceproblemen helfen: Geschwindigkeitserhöhung durch Flags Indikator für Problemstellen durch Reports FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 13 / 30

14 Intel (Parallel) Composer Standardflags: - O3 / Ox - vec - parallel - ip / ipo - fast FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 14 / 30

15 Intel (Parallel) Composer Reports z.b. Vektorisierungsreport -vec-report3 Optimierungsreport Beihaltet Vec-Report Inlining Loop unrolling / fusing FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 15 / 30

16 Intel (Parallel) Composer FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 16 / 30

17 Intel Inspector Memory Error Checker (DEMO) Leaks, Corruption Threading Checker Data Races, Deadlocks FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 17 / 30

18 Intel Trace Analyzer and Collector Untersuchung des MPI Verhaltens Suchen von Bottlenecks, Deadlocks, Data Corruption Debugging (call stack, debug infos) Supports Intel architecture based cluster systems Garantiert korrekt nur mit Intel MPI FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 18 / 30

19 Intel Trace Analyzer and Collector Analyzer im Beispiel: FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 19 / 30

20 Intel Vtune Amplifier Unterstützung C (++/#), Fortran, Assembler, Java Serielles und paralleles Tunen Samplebasiert Normales Build mit -g kann untersucht werden Releasebuild verwenden Grafische oder kommandozeilenbasierte Ausführung Wenig overhead realitätsnahe Ergebnisse FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 20 / 30

21 Intel Vtune Amplifier Workflow für Optimierung Verschiedene Analysetypen (siehe nächste Folie) Fragen: Wozu optimieren? Was soll optimiert werden? Ziel der Optimierungen? Wie soll optimiert werden? FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 21 / 30

22 Intel Vtune Amplifier Nutze Top-DownOptimierungsansatz Je tiefer desto höher meist der Aufwand Weitere Ziele Portierbarkeit Codelesbarkeit Codewartbarkeit Zuverlässigkeit FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 22 / 30

23 Intel Vtune Amplifier Architekturabhängig Neuer Cluster mit Sandybridge FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 23 / 30

24 Intel Vtune Amplifier FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 24 / 30

25 Vtune Amplifier im Einsatz Intel liefert Test- und Beispielprogramme mit Hier betrachtet: Der Tachyon-Raytracer Matrix Matrix Multiplikation Absichtlich eingebaute Fehler / Schwächen Jeweils: Kleiner Fehler, große Wirkung FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 25 / 30

26 Vtune Amplifier im Einsatz 1. Berechne Sichtstrahl 2. Prüfe auf Schnitt mit Objekten 3. Finde den nächsten Schnittpunkt 4. Erzeuge Reflexionsstrahlen und Schattenfühler 5. Berechne lokale Farbe 6. Wiederhole mit Reflexionsstrahlen FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 26 / 30

27 Vtune Amplifier: DEMO DEMO Raytracer mit Hotspots und Locs Matrix-Multiplikation und LL-Cache Misses Hotspots / Assember Hardwarecounter FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 27 / 30

28 Vtune Amplifier im Einsatz Ansatz zur Untersuchung des MMM-Problems: Hardwarecounter Zählen bestimmter Ereignisse : Cache / Speicherzugriffe Nutzung der INT / FP-Units SIMD Befehle. müssen von Hardware unterstützt werden! FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 28 / 30

29 Fazit Cluster Studio ist sehr umfangreiche Toolsammlung Unterstützung für viele Teile der Programmerstellung Dennoch verschiedene Fallstricke vorhanden Hier nur Minimalbeispiele FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 29 / 30

30 Ende :) Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! FB Computer Science Scientific Computing Michael Burger 30 / 30

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