KernelGen - прототип распараллеливающего компилятора C/Fortran для GPU NVIDIA на основе технологий LLVM

Abstract

Проект KernelGen (http://kernelgen.org/) имеет цель создать на основе современных открытых технологий компилятор Fortran и C для автоматического портирования приложений на GPU без модификации их исходного кода. Анализ параллелизма в KernelGen основан на инфраструктуре LLVM/Polly и CLooG, модифицированной для генерации GPU-ядер и alias-анализе времени исполнения. PTX-ассемблер для GPU NVIDIA генерируется с помощью бекенда NVPTX. Благодаря интеграции LLVM-части с GCC с помощью плагина DragonEgg и модифицированного компоновщика, KernelGen способен, при полной совместимости с компилятором GCC, генерировать исполняемые модули, содержащие одновременно CPU- и GPU-варианты машинного кода. В сравнительных тестах с OpenACC-компилятором PGI KernelGen демонстрирует большую гибкость по ряду возможностей, обеспечивая при этом сравнимый или до 60 % более высокий уровень производительности. The KernelGen project (http://kernelgen.org/) aims to develop Fortran and C compilers based on the state-of-art open-source technologies for automatic GPU kernels generation from unmodified CPU source code, significantly improving the code porting experiences. Parallelism detection is based on LLVM/Polly and CLooG, extended with mapping of loops onto GPU compute grid, and assisted with runtime alias analysis. PTX assembly code is generated with NVPTX backend. Thanks to integration with GCC frontend by means of DragonEgg plugin, and customized linker, KernelGen features full GCC compatibility, and is able to compile complex applications into hybrid binaries containing both CPU and GPU-enabled executables. In addition to more robust parallelism detection, test kernels produced by KernelGen are up to 60 % faster than generated by PGI compiler for kernels source with manually inserted OpenACC directives.