Omni XcalableMP Compiler version 0.9の開発状況村井均理研 AICS 2014/10/24 第2回XMPワークショップ 1 Omni XcalableMP ..... ..... XMPソースフロントエンド •  理研AICSと筑波大で開発中のXMP処理系 –  XMP/C –  XMP/Fortran 中間表現 (XcodeML) トランスレータ ..... ..... 中間表現 (XcodeML) Omni XcalableMP •  オープンソース •  トランスレータ + ランタイム (MPIベース) •  OpenACC、XcalableACC対応 2014/10/24 ..... ..... 第2回XMPワークショップバックエンド (デコンパイラ) XMPランタイム ..... ..... C/Fortran ソースネイティブコンパイラ MPIライブラリ実行形式 2 現況 •  ver. 0.8.0を公開中 –  XMPの主要な機能を実装済み –  一部制限事項あり •  対応プラットフォーム –  Linuxクラスタ、Crayマシン、京コンピュータ、 NEC SX、地球シミュレータ、BlueGene、日立SR •  今後の予定 –  ver.0.9.0 （11月）、ver.1.0 （4月）？ 2014/10/24 第2回XMPワークショップ 3 ver. 0.9.0の機能（1） XMP/C XMP/F nodes ○ ○ distribute ○ ○ align ○ ○ shadow ○ ○ loop ○ ○ task ○ ○ array ○ ○ reflect ○ ○ gmove △ △ coarray ○ ○ 組込み手続き △ △ ○ 実装済み。△ 制限あり。赤字:新規 2014/10/24 第2回XMPワークショップ 4 ver.0.9.0の機能（2） •  array指示文 •  gmove指示文 –  片側通信機能（in/outモード）を除きサポート済み。 •  配列処理組込み/ビルトイン関数 –  matmulとtransposeをサポート済み。 •  XMP/Fのcoarray機能 2014/10/24 第2回XMPワークショップ 5 新機能: ノード形状の実行時指定 •  環境変数XMP_NODE_SIZEnにより、全体ノード配列の形状を指定。 → 一つのバイナリを任意のノード形状で実行できる。 foo.f90 $ export XMP_NODE_SIZE0=4 $ export XMP_NODE_SIZE1=8 $ export XMP_NODE_SIZE2=4 $ mpiexpec -‐n 128 ./a.out 2014/10/24 // 実行時にp(4,8,4)と // 見なされる。 !$xmp nodes p(*,*,*) 第2回XMPワークショップ 6 実装: 多次元仮引数の扱い XMP/Fソース変換後ソースのイメージ（新） subroutine sub(a) real a(0:n-‐1,0:n-‐1) !$xmp align a(i,j) with t(i,j) a(i,j) = ... end subroutine sub subroutine sub(a) real a(1) // ローカルサイズmを計算 call xmp_sub(a) contains subroutine xmp_sub(a) real a(m,m) // 二次元で宣言 a(i,j) = ... end subroutine xmp_sub end subroutine sub 変換後ソースのイメージ（従来） subroutine sub(a) real a(1) // 一次元で宣言 // ローカルサイズmを計算 a(i+j*m) = ... end subroutine sub 2014/10/24 配列を多次元のまま扱うことで、バックエンドコンパイラの最適化を促進できる。第2回XMPワークショップ 7 実装: 通信ライブラリ •  現在 –  一対一通信、集団通信 •  MPI-‐2 –  片側通信（coarray） •  GASNet （主にIBネットワーク） •  拡張RDMAインタフェース（京） •  将来 –  MPI-‐3を全面的に採用したい ← ポータビリティ、工数 ∵ 片側通信機能が改善されている。 ∵ 非同期グローバル通信（e.g. bcast, reduction）の実装に、ノンブロッキング集団通信が使える。 2014/10/24 第2回XMPワークショップ 8 新プラットフォームにおける評価 •  SR16000@KEK •  BlueGene/Q (JUGENE@JSC) •  地球シミュレータ@JAMSTEC 2014/10/24 第2回XMPワークショップ 9 SR16000@KEK HPL HIMENO 1,000 250000 GFLOPS MFLOPS 300000 200000 150000 100000 100 ピーク性能 50000 実効性能 0 1 4 8 Node(s) 10 1 2 4 8 16 32 Processor Core(s) GByte/s STREAM 600 500 400 300 200 100 0 •  HIMENOとSTREAMはマルチノード、ハイブリッド並列（32スレッド） •  HPLは1ノード、フラット並列 1 4 8 Node(s) 2014/10/24 第2回XMPワークショップ 10 BlueGene/Q (JUGENE@JSC) HIMENO HPL 150000.00 2500.00 2000.00 100000.00 1500.00 1000.00 50000.00 500.00 0.00 0.00 0 5000 10000 15000 20000 0 10 20 STREAM 30 40 50 60 70 FFT 500000 40000 400000 30000 300000 20000 200000 10000 100000 0 0 0 2014/10/24 5000 10000 15000 20000 0 第2回XMPワークショップ 5000 10000 15000 20000 11 地球シミュレータ@JAMSTEC MFLOPS HIMENO 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 2 4 6 8 10 #nodes ※ Fortranモジュール中の分散配列の扱いに難（v0.9では解決）があるため、他のベンチマークは未評価。 2014/10/24 •  large（512x256x256） •  1ノード内フラット並列 •  ベクトル化率90-‐95% •  絶対性能、スケーラビリティとも調査は不十分。第2回XMPワークショップ 12 まとめ •  2015年4月のv1.0リリースに向け、鋭意開発中。 v0.95になるかも……（非同期グローバル通信の実装にはMPI-‐3機能が必須だが、メインターゲットである京で未提供） •  各プラットフォームへのポーティングおよび評価も継続中。雑談: あらゆる環境に対して、性能までも対応するのはすごく大変。 •  拡張機能として、XcalableACC機能を実装中。 2014/10/24 第2回XMPワークショップ 13