Как использовать GPU в OpenMP?

89
9

Я пытаюсь получить некоторый код для запуска на GPU с использованием OpenMP, но мне это не удается. В моем коде я выполняю матричное умножение с использованием циклов for: один раз используя теги pragma OpenMP и один раз без него. (Это так, что я могу сравнить время выполнения.) После первого цикла я вызываю omp_get_num_devices() (это мой основной тест, чтобы увидеть, действительно ли я подключаюсь к графическому процессору.) Независимо от того, что я пытаюсь, omp_get_num_devices() всегда возвращает 0.


Используемый мной компьютер имеет два графических процессора NVIDIA Tesla K40M. CUDA 7.0 и CUDA 7.5 доступны на компьютере в качестве модулей, а модуль CUDA 7.5 обычно активен. gcc 4.9.3, 5.1.0 и 7.1.0 доступны как модули, причем модуль gcc 7.1.0 обычно активен. Я компилирую свой код с помощью $ g++ -fopenmp -omptargets=nvptx64sm_35-nvidia-linux ParallelExperimenting.cpp -o ParallelExperimenting. Я имел OpenMP-код, который был успешно распараллелен с использованием CPU, но не с GPU.


Моя главная цель здесь - получить omp_get_num_devices(), чтобы вернуть 2 как доказательство того, что я могу обнаруживать и использовать графические процессоры с OpenMP. Любая помощь, которую я получаю здесь, будет очень благодарна.


Вот код, который я использую, чтобы проверить, используется ли графический процессор правильно или нет:


#include <omp.h>
#include <fstream>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <iomanip>
#include <cstdio>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <time.h>
using namespace std;

double A [501][501];
double B [501][501];
double C [501][501][501];
double D [501][501];
double E [501][501];
double F [501][501][501];
double dummyvar;
int Mapped [501];

int main() {
int i, j, k, l, N, StallerGPU, StallerCPU;

//
N = 500;

// Variables merely uses to make the execution take longer and to
// exaggurate the difference in performance between first and second
// calculation
StallerGPU = 200;
StallerCPU = 200;

std::cout << " N = " << N << "\n";
// generate matrix to be used in first calculation
for (i=0; i<N; i++) {
for (k=0; k<N; k++) {
if (i == k) {
A[i][k] = i+1;
} else {
A[i][k] = i * k / N;
}
}
}
// generate other matrix to be used for the first calculation
for (k=0; k<N; k++) {
for (j=0; j<N; j++) {
B[k][j] = 2*(N-1)-k-j;
}
}

// Slightly adjusted matrices for second calculation
for (i=0; i<N; i++) {
for (k=0; k<N; k++) {
if (i == k) {
D[i][k] = i+2;
} else {
D[i][k] = i * k / N - 1;
}
}
}

for (k=0; k<N; k++) {
for (j=0; j<N; j++) {
E[k][j] = 2*(N+1)-k-j;
}
}

dummyvar = 0;

//Run the multiplication in parallel using GPUs

double diff;
time_t time1;
time1 = time( NULL ); // CPU time counter
cout << endl << " GPU section begins at " << ctime(&time1) << endl;

// This pragma is frequently changed to try different tags
#pragma omp for collapse(4) private(i, j, k, l)

for (i=0; i<N; i++) {
// Mapped[i] = omp_is_initial_device();
for (j=0; j<N; j++) {
for (k=0; k<N; k++) {
for(l = 0; l < StallerGPU; l++ ) {
C[i][j][k] = A[i][k] * B[k][j] ;
dummyvar += A[i][k] * B[k][j] * (l + 1);
}
}
// cout << " i " << i << endl;
}
}

//record the time it took to run the multiplication
time_t time2 = time( NULL );
cout << " number of devices: " << omp_get_num_devices() << endl;
cout << " dummy variable: " << dummyvar << endl;

float cpumin = difftime(time2,time1);
diff = difftime(time2,time1);
cout << " stopping at delta GPU time: " << cpumin << endl;
cout << " terminating at " << ctime(&time2) << endl;
cout << " GPU time elasped " << diff << " s" << endl;
cout << endl;

dummyvar = 0;
time_t time3 = time( NULL );
cout << endl << " CPU section begins at " << ctime(&time3) << endl;
// #pragma omp single
for (i=0; i<N; i++) {
for (j=0; j<N; j++) {
for (k=0; k<N; k++) {
for (int l=0; l<StallerCPU; l++) {
F[i][j][k] = D[i][k] * E[k][j];
dummyvar += D[i][k] * E[k][j] * (l - 1);
}
}
}
}
// the sum to complete the matrix calculation is left out here, but would
// only be used to check if the result of the calculation is correct

time_t time4 = time( NULL );
cpumin = difftime(time4,time3);
diff = difftime(time4,time3);
cout << " dummy variable: " << dummyvar << endl;
cout << " stopping at delta CPU time: " << cpumin << endl;
cout << " terminating at " << ctime(&time4) << endl;
cout << " CPU time elasped " << diff << " s" << endl;
//Compare the time it took to confirm that we actually used GPUs to parallelize.
}


Вот результат запуска кода CUDA образца sampleQuery.


./deviceQuery Starting...

CUDA Device Query (Runtime API) version (CUDART static linking)

Detected 2 CUDA Capable device(s)

Device 0: "Tesla K40m"
CUDA Driver Version / Runtime Version 7.5 / 7.5
CUDA Capability Major/Minor version number: 3.5
Total amount of global memory: 11520 MBytes (12079136768 bytes)
(15) Multiprocessors, (192) CUDA Cores/MP: 2880 CUDA Cores
GPU Max Clock rate: 745 MHz (0.75 GHz)
Memory Clock rate: 3004 Mhz
Memory Bus Width: 384-bit
L2 Cache Size: 1572864 bytes
Maximum Texture Dimension Size (x,y,z) 1D=(65536), 2D=(65536, 65536), 3D=(4096, 4096, 4096)
Maximum Layered 1D Texture Size, (num) layers 1D=(16384), 2048 layers
Maximum Layered 2D Texture Size, (num) layers 2D=(16384, 16384), 2048 layers
Total amount of constant memory: 65536 bytes
Total amount of shared memory per block: 49152 bytes
Total number of registers available per block: 65536
Warp size: 32
Maximum number of threads per multiprocessor: 2048
Maximum number of threads per block: 1024
Max dimension size of a thread block (x,y,z): (1024, 1024, 64)
Max dimension size of a grid size (x,y,z): (2147483647, 65535, 65535)
Maximum memory pitch: 2147483647 bytes
Texture alignment: 512 bytes
Concurrent copy and kernel execution: Yes with 2 copy engine(s)
Run time limit on kernels: No
Integrated GPU sharing Host Memory: No
Support host page-locked memory mapping: Yes
Alignment requirement for Surfaces: Yes
Device has ECC support: Enabled
Device supports Unified Addressing (UVA): Yes
Device PCI Domain ID / Bus ID / location ID: 0 / 130 / 0
Compute Mode:
< Default (multiple host threads can use ::cudaSetDevice() with device simultaneously) >

Device 1: "Tesla K40m"
CUDA Driver Version / Runtime Version 7.5 / 7.5
CUDA Capability Major/Minor version number: 3.5
Total amount of global memory: 11520 MBytes (12079136768 bytes)
(15) Multiprocessors, (192) CUDA Cores/MP: 2880 CUDA Cores
GPU Max Clock rate: 745 MHz (0.75 GHz)
Memory Clock rate: 3004 Mhz
Memory Bus Width: 384-bit
L2 Cache Size: 1572864 bytes
Maximum Texture Dimension Size (x,y,z) 1D=(65536), 2D=(65536, 65536), 3D=(4096, 4096, 4096)
Maximum Layered 1D Texture Size, (num) layers 1D=(16384), 2048 layers
Maximum Layered 2D Texture Size, (num) layers 2D=(16384, 16384), 2048 layers
Total amount of constant memory: 65536 bytes
Total amount of shared memory per block: 49152 bytes
Total number of registers available per block: 65536
Warp size: 32
Maximum number of threads per multiprocessor: 2048
Maximum number of threads per block: 1024
Max dimension size of a thread block (x,y,z): (1024, 1024, 64)
Max dimension size of a grid size (x,y,z): (2147483647, 65535, 65535)
Maximum memory pitch: 2147483647 bytes
Texture alignment: 512 bytes
Concurrent copy and kernel execution: Yes with 2 copy engine(s)
Run time limit on kernels: No
Integrated GPU sharing Host Memory: No
Support host page-locked memory mapping: Yes
Alignment requirement for Surfaces: Yes
Device has ECC support: Enabled
Device supports Unified Addressing (UVA): Yes
Device PCI Domain ID / Bus ID / location ID: 0 / 131 / 0
Compute Mode:
< Default (multiple host threads can use ::cudaSetDevice() with device simultaneously) >
> Peer access from Tesla K40m (GPU0) -> Tesla K40m (GPU1) : Yes
> Peer access from Tesla K40m (GPU1) -> Tesla K40m (GPU0) : Yes

deviceQuery, CUDA Driver = CUDART, CUDA Driver Version = 7.5, CUDA Runtime Version = 7.5, NumDevs = 2, Device0 = Tesla K40m, Device1 = Tesla K40m
Result = PASS

спросил(а) 2021-01-25T15:56:33+03:00 4 месяца, 3 недели назад
1
Решение
77

Возможно, я ошибаюсь, но, думаю, вам нужно внести несколько исправлений в код, как вы уже писали (возможно, вы уже это знаете). Чтобы на самом деле запустить GPU-цель с помощью OpenMP, вам необходимо заменить:


#pragma omp for collapse(4) private(i, j, k, l)

с


#pragma omp target teams distribute parallel for collapse(4) private(i, j, k, l)

Вы можете проверить, действительно ли ядро ​​работает на графическом процессоре, профилируя ваш исполняемый файл с помощью "nvprof". Он должен показать ядро, выполняющееся на графическом процессоре. Вы также можете изменить количество команд и потоков в целевом регионе, используя предложения num_teams и thread_limit, и вы должны увидеть соответствующие изменения в своем профиле.


Чтобы действительно проверить программно, если целевая область запущена на целевом устройстве, я использую вызов "omp_is_initial_device()", который возвращает 0 при вызове с ускорителя. Вот пример:


int A[1] = {-1};
#pragma omp target
{
A[0] = omp_is_initial_device();
}

if (!A[0]) {
printf("Able to use offloading!\n");
}

ответил(а) 2021-01-25T15:56:33+03:00 4 месяца, 3 недели назад
77

GCC 4.9.3 и 5.1.0 определенно не поддерживают разгрузку OpenMP на GPU.
GCC 7.1.0 поддерживает его, однако он должен быть создан с помощью специальных опций конфигурации как описано здесь.

ответил(а) 2021-01-25T15:56:33+03:00 4 месяца, 3 недели назад
46

Возможно, я в неправильном направлении. но я хочу помочь,


так как я когда-либо был в странной ситуации с использованием графического процессора.


Вам нужно быть в группе "видео" Linux, поэтому вы можете использовать графический процессор.


или все результаты, возвращаемые с GPU, будут равны 0.


Итак, я бы посоветовал вам запустить образец кода CUDA, чтобы проверить, находитесь ли вы в ситуации, когда я застрял.


Это странно. Я не уверен, что я это описал правильно.
Надеюсь, поможет.


в соответствии с этим: https://wiki.gentoo.org/wiki/NVidia/nvidia-drivers


Пользователь (ы), которому необходимо получить доступ к видеокарте, необходимо добавить в группа видео


ответил(а) 2021-01-25T15:56:33+03:00 4 месяца, 3 недели назад
Ваш ответ
Введите минимум 50 символов
Чтобы , пожалуйста,
Выберите тему жалобы:

Другая проблема