Compiladores Intel 9.x en el procesador Intel® Core Duo™ Windows version Intel Software College

Compiladores Intel 9.x en el procesador Intel® Core Duo™

Windows version

Intel Software College

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Intel Compilers 9.x on the Intel® Core Duo™ Processor Windows version

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Objetivos

Al término de este módulo será capaz de:

• Usar las optimizaciones importantes del compilador

• Optimizar software para la arquitectura

• Aumentar el rendimiento con vectorización y otras técnicas

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Agenda

Introducción

Parámetros del Compilador

Dual Core

Vectorización

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Clave Para Optimizar: Intel® Core™ Duo

Explotar el poder de la arquitectura requiere compiladores sofisticados

Uso óptimo de los

• Registros y unidades funcionales

• Dual-Core/Multi-processor

• Instrucciones SSE

• Arquitectura de la cache

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Compatibilidad de C++ con Microsoft

Fuentes y binarios compatibles con VC2003 con /Qvc71,

Fuentes y binarios compatibles con w/ VC 2005 bajo /Qvc8.

Binarios de Microsoft* e Intel OpenMP no son compatibles. • Use el compilador adecuado para todos los módulos compilados con

OpenMP

Para mayor información, refiera al manual de usuario

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Usar el compilador de Intel en Microsoft IDEC++

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Agenda

Introducción

Parámetros del Compilador• Compilador Intel® C++

Dual Core

Vectorización

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Optimizaciones Generales

Windows* Linux* Mac*

/Od -O0 -O0 Deshabilita optimizaciones

/Zi -g -g Crea símbolos

/O1 -O1 -O1 Optimiza para el tamaño del binario: Código Servidor

/O2 -O2 -O2 Optimiza para velocidad (default)

/O3 -O3 -O3 Optimiza para Caché de Datos:

Código de Punto Flotante Cíclico

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Optimización Multi-passOptimizaciones Interprocedurales (IPO)

ip: Habilita optimizaciones interprocedurales para

la compilación de un archivo

ipo: Habilita optimizacionesinterprocedurales a travésde archivos

Las funciones “inline” pueden estar en archivos aparte

Mejora la optimización cuando se usan en combinación con otras facilidades de compilador


/Qip -ip -ip

/Qipo -ipo -ipo

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Optimización Multi-paso - IPOUso: Proceso de dos pasos

Encadenando

Windows* icl /Qipo main.o func1.o func2.o

Linux* icc -ipo main.o func1.o func2.o

Mac* icc -ipo main.o func1.o func2.o

Paso 1

Paso 2

virtual .o

ejecutable

Compilando

Windows* icl -c /Qipo main.c func1.c func2.c

Linux* icc -c -ipo main.c func1.c func2.c

Mac* icc -c -ipo main.c func1.c func2.c

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Optimizaciones PersonalizadasPGO (Profile Guided Optimizations)

Usa el resultado de una ejecución para guiar otras optimizaciones del compilador

Ayuda para manejo de la cache, paginación, predicción de saltos

Optimizaciones Habilitadas:

• Ordenamiento básico de bloques

• Mejor asignación de registros

• Mejor decisión de las funciones para “inline”

• Ordenamiento de funciones

• Optimización en el enunciado de parámetros

• Mejores decisiones de vectorización

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Compilación Instrumentada(Mac*/Linux*) icc -prof_gen[x] prog.c(Windows*) icl -Qprof_gen[x] prog.c

Ejecución InstrumentadaEjecuta el programa con un conjunto de datos típico

Compilación Retroalimentada(Mac/Linux) icc -prof_use prog.c(Windows) icl -Qprof_use prog.c

Archivo DYN que contiene información dinámica: .dyn

Ejecutable Instrumentado

Archivo de resumen DYN fusionado: .dpiElimina archivos dyn files viejos sin no queremos la info incluída

Paso 1

Paso 2

Paso 3

Optimización Multi PasosPGO: Proceso de Tres Pasos

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Agenda

Introducción


Dual Core• Auto Paralelización• OpenMP• Diagnósticos de Paralelización

Vectorización

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Auto-paralelización

Auto-paralelización: Paralelización automática de ciclos sin necesidad de insertar directivas de OpenMP*.

• El compilador puede “fácilmente” identificar candidatos a la paralelización, pero las aplicaciones grandes son difíciles de analizar.


/Qparallel -parallel -parallel

/Qpar_report[n] -par_report[n] -par_report[n]

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Teconolgía de Paralelización OpenMP*

Aproximación basada en Pragma para paralelizar

Uso:Parámetros de OpenMP : -openmp : /Qopenmp

Reportes de OpenMP : -openmp-report : /Qopenmp-report

#pragma omp parallel for for (i=0;i<MAX;i++) A[i]= c*A[i] + B[i];

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OpenMP: Ejemplo de Extensión “Workqueueing”

Extensión “Workqueuing” del compilador de Intel

• Crea Cola de tareas…Trabaja en…• Funciones recursivas• Listas encadenadas, etc.

#pragma intel omp parallel taskq shared(p){ while (p != NULL) {#pragma intel omp task captureprivate(p)

do_work1(p); p = p->next; }}

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Diagnósticos (Parallel Diagnostics)

Instrumentación del Fuente para Intel Thread Checker

• Permite al thread checker diagnosticar errores en la paralelización

• Para usar tcheck/Qtcheck es necesario tener instalado el Intel Thread Checker

• Ver documentación del thread checker

• http://www.intel.com/support/performancetools/sb/CS-009681.htm


/Qtcheck -tcheck No support

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Agenda

Introducción


Dual Core

Vectorización• SSE y Vectorización• Reportes de Vectorización• Explicaciones de algunos inhibidores de vectorización específicos

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Soporte SIMD – SSE, SSE2, SSE3

16x bytes

8x words

4x dwords

2x qwords

1x dqword

4x floats

2x doubles

MMX*

SSE

SSE2SSE3

* MMX actualmente utiliza los Registros de Punto Flotante del x87 - SSE, SSE2, y SSE3 usan los nuevos registros SSE

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SIMD FP usando formato AOS*

Sincronización de hilos

Codificación de vídeo

Aritmética compleja

Conversiones FP a entero

HADDPD, HSUBPD

HADDPS, HSUBPS

MONITOR, MWAIT

LDDQU

ADDSUBPD, ADDSUBPS,

MOVDDUP, MOVSHDUP,

MOVSLDUP

FISTTP

* AOS ( Array Of Structures) Also benefits Complex and Vectorization

Instrucciones SSE3

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Usando SSE3 - Tarea: Convertir Esto…

128-bit Registers

A[0]

B[0]

C[0]

+ + + +

A[1]

B[1]

C[1]

no usado no usado no usado



for (i=0;i<=MAX;i++) c[i]=a[i]+b[i];

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… En Esto …

128-bit Registers

A[3] A[2]

B[3] B[2]

C[3] C[2]

+ +

A[1] A[0]

B[1] B[0]

C[1] C[0]

+ +

for (i=0;i<=MAX;i++) c[i]=a[i]+b[i];

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Vectorización Basada en el CompiladorEspecífica del Procesador

Descripción Uso Windows* Linux* Mac*

Genera instrucciones y optimiza para procesadores compatibles con Intel® Pentium® 4 incluyendo MMX, SSE y SSE2.

W /QxW -xW No aplica

Genera instrucciones y optimiza para procesadores Intel® con soporte para SSE3 incluyendo Core Duo. Estos procesadores soportan SSE3 así como MMX, SSE y SSE2.

P /QxP/QaxP

-xP,-axP

Vector-ización occure por default

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Vectorización Basada en el Compilador Despacho Automático del Procesador – ax[?]

Un solo ejecutable

• Optimizado para procesadores Intel® Core y código genérico que corre en todos los procesadores IA32.

Para cada procesador objeto utiliza:

• Instrucciones específicas del procesador

• Vectorización

Baja sobrecarga

• Algunos incrementan en tamaño del código

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Por qué los Ciclos no se Vectorizan

Independencia

• Las iteraciones de los ciclos generalmente deben ser independientes

Algunos calificadores relevantes:

• Algunos ciclos dependientes pueden vectorizarse

• La mayoría de llamadas a funciones no pueden vectorizarse.

• Algunos saltos condicionales previenen la vectorización.

• Los ciclos deben ser contables.

• En ciclos anidados, los ciclos de fuera no pueden vectorizarse.

• Tipos de datos mezclados no pueden vectorizarse.

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¿Por Qué no fue Vectorizado mi Ciclo?

Windows* Linux* Macintosh*

-Qvec_reportn -vec_reportn -vec_reportn

Establece niveles de diagnóstico enviados a stdout

n=0: Sin información de diagnóstico

n=1: (Default) Los ciclos fueron vectorizados exitosamente “Loops successfully vectorized”

n=2: Ciclos no vectorizados – y la razón de porque no

n=3: Añade información de dependencia

n=4: Reporta solo ciclos no-vectorizados

n=5: Reporta ciclos no-vectorizados y añade información de dependencias

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Por qué los Ciclos no se Vectorizan

• “Existencia de dependencia en vectores”

• “Unidad de pasos (unit stride) no usada”

• “Tipos de Datos Mezclados”

• “Estructura de Ciclo no Soportada”

• “Contiene una sentencia no-vectorizable en la línea XX”

• Hay más razones por las cuales los ciclos no se vectorizan pero se discutiremos las razones aquí descritas

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“Existencia de Dependencia en Vectores”

Usualmente, indica una dependencia real entre iteraciones del ciclo como aquí se muestra:

for (i = 0; i < 100; i++) x[i] = A * x[i + 1];

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Definiendo Independencia en Ciclos

Iteración Y de un ciclo es independiente de cuando (o si) la iteración X ocurre.

int a[MAX], b[MAX];

for (j=0;j<MAX;j++) {

a[j] = b[j];

}

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“Unidad de Pasos (Unit Stride) No Usada”

for (I=0;I<=MAX;I++)

for (J=0;J<=MAX;J++) {

c[I][J]+=1; // Unit Stride

c[J][I]+=1; // Non-Unit

A[J*J]+=1; // Non-unit

A[B[J]]+=1; // Non-Unit

if (A[MAX-J])=1 last1=J;}// Non-Unit

Resultado Final: Cargar el Vector puede llevar más ciclos que ejecutar la operación secuencialmente.

Mem

oria

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“Tipos de Datos Mezclados”

Ejemplo:

int howmany_close(double *x, double *y)

{ int withinborder=0;

double dist;

for(int i=0;i<MAX;i++) {

dist=sqrtf(x[i]*x[i] + y[i]*y[i]);

if (dist<5) withinborder++;

}

}

Son posibles tipos de datos mezclados – pero complican las cosas• ejemplo: 2 dobles vs 4 enteros por registro SIMD

Algunas operaciones con tipos de datos específicos no funcionarán

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“Estructura del Ciclo No-Soportada”

Ejemplo:struct _xx {

int data;

int bound; } ;

doit1(int *a, struct _xx *x) {

for (int i=0; i<x->bound; i++) a[i] = 0;

Una estructura de ciclo no soportada significa que el ciclo no es contable, o el compilador por cualquier razón no puede construir una expresión de tiempo de ejecución para el contador.

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“Contiene enunciado no-vectorizable”

for (i=1;i<nx;i++) {

B[i] = func(A[i]); }

128-bit Registers128-bit Registers

A[3] A[2]

B[3] B[2]

func func

A[1] A[0]

B[1] B[0]

func func

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Referencia

Web-based and classroom training

• www.intel.com/software/college

White papers and technical notes

• www.intel.com/ids

• www.intel.com/software/products

Product support resources

• www.intel.com/software/products/support

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Actividad 1 - raytrace2: Compilación Inicial

Establecer el ambiente y compila con ambos: Microsoft* Visual C++ .NET (MSVC*) e Intel® C++ Compiler (icl)

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Actividad 2 - raytrace2: Compilación O3

Usar la optimización de alto nivel (-O3) del compilador Intel para loop centric codes

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Actividad 3 - raytrace2: Compilación IPO

Usar la optimización Inter-procedural (-Qipo) del compilador Intel

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Actividad 4 - raytrace2: Compilación PGO

Usar optimización personalizada (Profile-guided Optimization) del compilador de Intel

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Actividad 5 – raytrace2: Vectorización

Usar optimización de vectorización (-QxP) del compilador de Intel

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Actividad 6 - raytrace2: Usando todo simultáneamente

Usa todas las optimizaciónes previas (-O3, -QxP, IPO y PGO)

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