Tools for improving performance portability in heterogeneous environments

Resumo

Actualmente a computación paralela atópase dominada parcialmente polos múltiples dispositivos heteroxéneos dispoñibles. Estes dispositivos difiren entre si en características tales como o conxunto de instruccións que executan, o número e tipo de unidades de computación que inclúen ou a estrutura dos seus sistemas de mem~ ría. Nos últimos anos apareceron linguaxes, bibliotecas e extensións que permiten escribir unha soa vez a versión paralela dun código e executala nun amplio abano de dispositivos, senda de entre todos eles OpenCL a solución máis extendida. Porén, a portabilidade funcional non implica portabilidade de rendemento. Deste xeito, uns dos grandes problemas que segue aberto neste campo é a automatización da portabilidade de rendemento, isto é, a capacidade de adaptar automaticamente un código dado para a súa execución en calquera dispositivo e obter un bo rendemento. Esta tese aborda este problema propondo tres solucións diferentes. As tres están baseadas na aplicación de optimizacións de código a código usadas habitualmente en disp~ sitivos heteroxéneos. Tanto o conxunto de optimizacións a aplicar como a forma de aplicalas dependen de varios parámetros de optimización para os que é preciso fixar determinados valores en función do dispositivo concreto. A primeira solución pro posta é OCLoptirnizer, un optimizador de código a código que partindo de kemels OpenCL anotados e ficheiros de configuración de apoio, obtén versións optimizadas dos devanditos kernels para un dispositivo concreto. Amais, cando o kernel a optimizaré único, tarnén automatiza a xeración dun código de host funcional para ese kernel. As outras dúas solucións foron implementadas utilizando Heterogeneous Programming Library (HPL), unha biblioteca C++ que permite programar sistemas heteroxéneos de xeito fácil e portable. A primeira destas solucións explota as capacidades de xeración de código en tempo de execución de HPL para xerar versións dun produto de matrices que se adaptan automaticamente ás características dun dispositivo concreto. A última solución consiste no deseuvolvemento e incorporación a HPL dun optimizador capaz de obter en tiempo de execución versións optimizada<; dun código HPL para un dispositivo dado. Mentres as dúas primeiras solucións usan procesos de procura para atopar os mellares valores para os parámetros de optimización, esta última alternativa baséase para iso en heurísticas definidas a partir de recomendacións xerais de optimización.