Intel Xeon Phi

Az oldalon található információk segítséget nyújtanak a HPC felhasználóinknak, hogy alkalmazásaikat miként portolhatják valamint optimalizálhatják a hatékonyabb futást szem előtt tartva Intel Xeon Phi koprocesszor kártyákon.

Hardver bemutatása

Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 7120P

• 

CPU	threads/Core	max threads	CPU Freq	Memória	L1 cache	L2 cache	Interfész	Ptot	Számítási kapacitás
61	4 Hardver	244	1238 GHz	16GB GDDR5	32KB/core	512KB/core	PCIe	300W	1,1 PFlop/s
		OpenMP-nél csak 240		~100 cycles ~174 GB/s	~3 cycles	~10 cycles	~7 GB/s ~1 microsecond

Az Intel® 1. generációs Xeon Phi™ koprocesszorában található 61 processzor ugyanazt a 16GB memóriát éri el, de semmilyen módon se fér hozzá közvetlenül a hoszt gép fizikai memóriájához.
Budapest2 és Debrecen3-Phi gépeinkben számítási nodonként 2-2 Phi™ koprocesszor található.
A kártyákon általános célú Linux kernel fut melyre a belépés limitáltan csak a rendszergazdák számára lehetséges SSH-n keresztül a hoszt gépről. Természetesen a kártyára belépve olyan érzésünk lehet, mintha egy sok processzoros gépen dolgoznánk, ami rendelkezik rengeteg memóriával. Ez így is van, de a hatékonyabb kihasználás érdekében az SSH-n keresztüli elérés nem lehetséges, csak a Slurm segítségével valamint a programozási nyelvek által támogatott csatornákon keresztül. Ennek részletezése lentebb megtalálható.

Használati módok

A koprocesszor használatai módjait két csoportba lehet sorolni. A natív és az offload használatot.
Ezen használati módokról a lenti fejezetekben több részletet is megtudhat. Az itt megfogalmazott "támogatás" csak a mi infrastruktúránkra érvényes!
A bemutatott példák c++ nyelven vannak, de természetesen c és fortran esetén is megtalálható az ekvivalens módszer.

a) nem támogatott mód

közvetlen natív használat

A natív mód arra szolgál, hogy a MIC kártyára lefordított alkalmazásunkat felmásoljuk a kártyára, majd belépünk SSH-n a kártyára és azon futtatjuk a bináris kódunkat.
Ez a legegyszerűbb használati mód, ugyanis nincs más dolgunk, csak a -mmic kapcsolót használni a fordításnál és a fordító egy máris a MIC architektúrára kész bináris készít nekünk.
Workflow a következő lenne:

1. Alkalmazás megírása. például hello.cc
2. Alkalmazás fordítása
   

   icpc -o hello-MIC -mmic hello.cc

3. Másolás a MIC kártyára
   

   scp hello-MIC mic0:

4. belépés a kártyára
   

   ssh mic0

5. Alkalmazás futtatása
   

   ./hello-MIC

b) támogatott, de nem preferált használat

automatikus kódátvitel

Ebben az esetben nem kell átmásolnunk a bináris alkalmazásunkat a kártyára sőt még csak be se kell lépnünk, mert ezt a két lépést egy beépített tool végzi el.
A tool eléréséhez szükséges parancs neve: micnativeloadex

Ebben az esetben a workflow a következőképpen módosul:

1. Alkalmazás megírása. például hello.cc
2. Alkalmazás fordítása
   

   icpc -o hello-MIC -mmic hello.cc

3. A tool futásához szükséges library-k megadása
   

   export SINK_LD_LIBRARY_PATH=/opt/intel/composerxe/compiler/lib/mic

4. Alkalmazás futtatása
   

   micnativeloadex hello-MIC

BUDAPEST2[cn10] phi (0)$ export SINK_LD_LIBRARY_PATH=/opt/intel/composerxe/compiler/lib/mic BUDAPEST2[cn10] phi (0)$ micnativeloadex hello-MIC Hello world! I have 244 logical cores. BUDAPEST2[cn10] phi (0)$

Alkalmazások optimalizálása a kártyára

Ebben a fejezetben optimalizálási lehetőségeket mutatunk be, melyek segítségül szolgálhatnak az egyes alkalmazások hatékonyabb futása érdekében ezzel jobban kihasználni a rendelkezésre álló erőforrások adta számítási kapacitás.