एचपीवीएम, सीपीयू, जीपीयू, एफपीजीए और हार्डवेयर एक्सेलेरेटर के लिए एक एलएलवीएम कंपाइलर

परियोजना हाल ही में एलएलवीएम ने लॉन्च की घोषणा की संकलक का नया संस्करण एचपीवीएम 2.0 (विषम समानांतर वर्चुअल मशीन), जिसका उद्देश्य सिस्टम के लिए प्रोग्रामिंग को सरल बनाना है और डोमेन-विशिष्ट सीपीयू, जीपीयू, एफपीजीए और हार्डवेयर एक्सेलेरेटर के लिए कोड उत्पन्न करने के लिए उपकरण प्रदान करते हैं।

विषम समानांतर प्रणालियों की प्रोग्रामिंग उन घटकों की प्रणाली में उपस्थिति से जटिल है जो समानता प्राप्त करने के लिए विभिन्न मॉडलों का उपयोग करते हैं (सीपीयू कोर, वेक्टर निर्देश, जीपीयू, आदि), विभिन्न निर्देश सेट और विभिन्न मेमोरी पदानुक्रम। प्रत्येक प्रणाली इन घटकों के अपने संयोजन का उपयोग करती है।

मुख्य विचार एचपीवीएम परियोजना से संकलन करते समय समानांतर निष्पादन योग्य कार्यक्रमों के एकीकृत प्रतिनिधित्व का उपयोग करना है, जिसका उपयोग विभिन्न प्रकार के हार्डवेयर के लिए किया जा सकता है जो समानांतर कंप्यूटिंग का समर्थन करते हैं, जिसमें जीपीयू, वेक्टर निर्देश, मल्टीकोर प्रोसेसर, एफपीजीए और विभिन्न विशेष त्वरक चिप्स शामिल हैं।

अन्य प्रणालियों के विपरीत, एचपीवीएम ने तीन संभावनाओं को संयोजित करने का प्रयास किया विषम कंप्यूटिंग को व्यवस्थित करने के लिए: एक मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व (आईआर), एक वर्चुअल इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चर (वी-आईएसए), और रनटाइम प्रोग्रामिंग, प्रोग्रामिंग भाषा और हार्डवेयर से स्वतंत्र।

एचपीवीएम इंटरमीडिएट प्रतिनिधित्व एक पदानुक्रमित डेटा प्रवाह ग्राफ़ का उपयोग करके एलएलवीएम निर्देशों के मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व का विस्तार करता है कार्य, डेटा और कम्प्यूटेशनल पाइपलाइन स्तरों पर समानता को पकड़ने के लिए। एचपीवीएम के मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व में वेक्टर निर्देश और साझा मेमोरी भी शामिल है। मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व का उपयोग करने का मुख्य लक्ष्य कुशल कोड पीढ़ी और विषम प्रणालियों के लिए अनुकूलन है।

वर्चुअल इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चर (वी-आईएसए) निम्न-स्तरीय हार्डवेयर को अमूर्त करता है और केवल अंतर्निहित समवर्ती मॉडल, डेटा प्रवाह ग्राफ का उपयोग करके समानता और मेमोरी आर्किटेक्चर के विभिन्न रूपों को एकीकृत करता है।

वी-आईएसए समानांतर कंप्यूटिंग के लिए विभिन्न प्रकार के हार्डवेयर के बीच पोर्टेबिलिटी की अनुमति देता है और विषम प्रणालियों के विभिन्न तत्वों का उपयोग करते समय प्रदर्शन को न खोना संभव बनाता है। वर्चुअल आईएसए का उपयोग सामान्य निष्पादन योग्य प्रोग्राम कोड वितरित करने के लिए भी किया जा सकता है जो सीपीयू, जीपीयू, एफपीजीए और विभिन्न एक्सेलेरेटर पर चल सकता है।

लचीली कंप्यूटिंग प्रक्रिया शेड्यूलिंग नीतियां रनटाइम पर लागू की जाती हैं और प्रोग्राम (ग्राफ संरचना) के बारे में जानकारी के आधार पर और सिस्टम में उपलब्ध लक्ष्य कंप्यूटिंग उपकरणों में से किसी पर निष्पादन के लिए व्यक्तिगत प्रोग्राम नोड्स को संकलित करके लागू की जाती हैं।

परियोजना द्वारा विकसित कोड जनरेटर एनवीआईडीआईए जीपीयू (सीयूडीएनएन और ओपनसीएल), इंटेल एवीएक्स वेक्टर निर्देश, एफपीजीए और मल्टीकोर x86 सीपीयू पर चलने के लिए वर्चुअल आईएसए द्वारा परिभाषित एप्लिकेशन नोड्स का अनुवाद करने में सक्षम हैं। यह देखा गया है कि एचपीवीएम अनुवादकों का आउटपुट प्रदर्शन जीपीयू और वेक्टर कंप्यूटिंग उपकरणों के लिए मैन्युअल रूप से लिखे गए ओपनसीएल कोड के बराबर है।

एचपीवीएम 2.0 की मुख्य नई विशेषताएं

भाग के लिए जो नवीनताएँ प्रस्तुत की गई हैं इस नए संस्करण में, निम्नलिखित बातें प्रमुख हैं:

• हेटेरो-सी++ भाषा फ्रंटएंड प्रस्तावित है, जो एचपीवीएम पर संकलन के लिए सी/सी++ भाषाओं में एप्लिकेशन कोड के समानांतरीकरण को सरल बनाता है। हेटेरो-सी++ डेटा स्तर समानता और पदानुक्रमित कार्यों के लिए एक्सटेंशन को परिभाषित करता है जो एचपीवीएम थ्रेड ग्राफ़ पर मैप होते हैं।
• Intel FPGA पर रनिंग कोड का समर्थन करने के लिए एक FPGA बैकएंड जोड़ा गया है। ओपनसीएल के लिए इंटेल एफपीजीए एसडीके का उपयोग निष्पादन को व्यवस्थित करने के लिए किया जाता है।
• डीएसई (डिज़ाइन स्पेस एक्सप्लोरेशन) फ्रेमवर्क जोड़ा गया है, जिसमें किसी दिए गए हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म के लिए अनुप्रयोगों को स्वचालित रूप से ट्यून करने के लिए कंपाइलर अनुकूलन और बाधा पहचान तंत्र शामिल हैं।
• फ्रेमवर्क में इंटेल के एफपीजीए के लिए उपयोग में आसान प्रदर्शन मॉडल शामिल है और आपको किसी भी एचपीवीएम-अनुपालक डिवाइस को अनुकूलित करने के लिए अपने स्वयं के प्रोसेसर को कनेक्ट करने की अनुमति देता है।
• अनुकूलन एचपीवीएम डेटाफ्लो ग्राफ़ स्तर और एलएलवीएम स्तर दोनों पर लागू किया जा सकता है।
• एलएलवीएम घटकों को संस्करण 13.0 में अद्यतन किया गया।
• कोडबेस, लाइब्रेरीज़ और उपयोगिताओं के माध्यम से नेविगेट करना आसान बनाने के लिए कोड को पुनर्गठित किया गया है।
• परीक्षण के लिए बुनियादी ढांचे में सुधार किया गया है, विभिन्न एचपीवीएम घटकों के लिए नए परीक्षण जोड़े गए हैं।

अंत में, यदि आप एचपीवीएम के बारे में अधिक जानने में रुचि रखते हैं, आप इसमें विवरण देख सकते हैं निम्नलिखित लिंक।