Intel Knights Corner的结点级内存访问优化

传统编程优化(Traditional Programming Optimization,TPO)在Intel Knights Corner(KNC)上收效甚微,因此提出内存访问优化(Memory Access Optimization,MAO)。将MAO应用到已经过TPO的程序Diffusion 3D上,发现其性能仍然提高了39.1%。主要有2个贡献:1)提出MAO,认为TPO+MAO有助于在KNC上获取最优化性能;2)发现对于stencil代码,基于intrinsic的MAO比基于编译器的MAO更高效。这些发现对于在KNC上优化大规模应用有启发意义。

使用Stencil评估Intel AVX2 Vgather指令

为了更好地在向量化时读取离散的数据,Intel在Haswell CPU提供了AVX2vgather指令。由于Stencil在设置边界条件时使用了条件判断,因此编译器生成了vgather指令,并降低了Stencil在Haswell上的性能。提出使用peel优化或intrinsic load的方法来避免vgather指令的生成,并把该方法应用到3个Stencil基准算例、长程Stencil程序3DFD以及混合Stencil应用3DEW上。这些Stencil在Haswell上的性能都获得了1.22X至3.88X不等的提升。通过研究指令的实现,发现vgather指令会被解码成多个微操作(μops),并为每个要读入的元素生成一个μops。由于vgather指令解码时会产生较高的开销,导致vgather指令成为Stencil在Haswell上的性能瓶颈。了解AVX2 vgather指令的实现以及掌握避免生成vgather指令的优化方法,对在Haswell上调优具有良好空间局部性应用的性能有一定的参考价值。

太湖之光上利用OpenACC移植和优化GTC-P

神威"太湖之光"是最新一期Top500榜单上排名第一的超级计算机,实测峰值性能约93PFLOPS.该系统提供了基于指导语句的并行编程工具OpenACC,兼容OpenACC 2.0编程标准,并添加了部分定制化功能.GTC-P是一个具有重要物理意义的科学应用,算法基于高性能计算领域中被广泛使用的PIC(particle-in-cell)方法.利用神威OpenACC并行编程模型在"太湖之光"上成功移植了GTC-P应用.在移植过程中,鉴于OpenACC编译器尚无法解决的性能瓶颈,提出了3种基于中间代码二次开发的优化方法:1)消除原子操作;2)避免低效的全局访存操作;3)手动添加SIMD intrinsics指令.实验结果表明,在64个从核上相比1个主核,优化后的函数charge和push分别实现了1.6倍和8.6倍的加速比,同时GTC-P代码整体取得了2.5倍的加速比.优化结果证明了基于中间代码的手动优化对利用神威OpenACC移植的PIC算法在"太湖之光"上的性能提升非常重要.