Installation de Par4All sous Debian Wheezy

Comment facilement paralléliser les codes que nous avons à disposition pour exploiter les derniers développements matériels à notre disposition (multi-coeurs, GPU) ?

Par4All exploite un outil déjà vieux (et éprouvé) analysant le code et le transformant pour permettre d'effectuer pour nous ce travail de portage : PIPS.

Ses avantages sont nombreux :

• il est Open Source
• il est simple à installer
• il est simple à utiliser
• il est français (voire breton)

apt-get install libncurses5 libreadline6 python ipython cproto indent flex bison automake libtool autoconf libreadline6-dev python-dev swig python-ply libgmp3-dev libmpfr-dev gfortran subversion git wget libmpfr4 python-docutils tex4ht

Voici les quelques commandes pour installer Par4All dans /opt à partir des sources.

Récupération et expansion de l'archive :

cd /tmp
wget http://download.par4all.org/development/ubuntu/x86_64/2012/11/2012-11-29/par4all-1.4.3-e2355ae_src.tar.gz
tar xzf /tmp/par4all-1.4.3-e2355ae_src.tar.gz
cd /tmp/par4all-1.4.3_src/

Compilation & Installation dans /opt

src/simple_tools/p4a_setup.py --prefix=/opt/par4all-1.4.3 -v --jobs=4

Paramétrage du lien :

cd /opt
[ -d /opt/par4all ] && mv /opt/par4all /opt/par4all-$(date '+%Y%m%d')
cd /opt
ln -sf par4all-1.4.3 par4all

La première étape consiste à charger les variables d'environnements pour ensuite utiliser la commande “magique”, p4a

# Si vous utilisez ksh ou assimiles
source /opt/par4all/etc/par4all-rc.sh
# Si vous utilisez csh ou assimiles
source /opt/par4all/etc/par4all-rc.csh

Ensuite, il faut disposer d'un code très simple et que nous savons aisément parallélisable : un produit de matrices par exemple. Le code source le plus élémentaire que nous puissions trouver est le suivant :

#include <stdio.h>

#define SIZE 2048
#define FTYPE double

int main(void)
{
    FTYPE a[SIZE][SIZE];
    FTYPE b[SIZE][SIZE];
    FTYPE c[SIZE][SIZE];
    FTYPE trace=0.;

    for (unsigned int i = 0; i < SIZE; ++i) {
        for (unsigned int j = 0; j < SIZE; ++j) {
            a[i][j] = (FTYPE)(i + j);
            b[i][j] = (FTYPE)(i - j);
            c[i][j] = 0.0f;
        }
    }

    for (unsigned int i = 0; i < SIZE; ++i) {
        for (unsigned int j = 0; j < SIZE; ++j) {
            for (unsigned int k = 0; k < SIZE; ++k) {
                c[i][j] += a[i][k] * b[k][j];
            }
        }
    }

    for (unsigned int i = 0; i < SIZE; ++i) {
      trace+=c[i][i];
    }
    
    printf("La trace de la matrice est %.2f\n",trace);

  return 0;
}

Si nous appelons ce code matrix.c, pour le compiler simplement avec GCC, nous avons :

gcc -std=c99 -o matrix matrix.c

En exécutant directement matrix par /usr/bin/time ./matrix, nous obtenons un superbe Segmentation fault.

Command terminated by signal 11
0.00user 0.00system 0:00.00elapsed 0%CPU (0avgtext+0avgdata 376maxresident)k
0inputs+0outputs (0major+134minor)pagefaults 0swaps

Pour y remédier, nous étendons la taille de la pile (stack en langue de Shakespeare) à l'infini :

# Pour eviter les Segmentation Fault
ulimit -s unlimited

L'exécution précédente de matrix par la commande /usr/bin/time ./matrix donne alors :

La trace de la matrice est 18428734073246580736.00
152.60user 0.02system 2:32.91elapsed 99%CPU (0avgtext+0avgdata 98796maxresident)k
0inputs+0outputs (0major+24740minor)pagefaults 0swaps

Le programme s'est exécuté en 2 minutes et 32 secondes et donne une trace de 18428734073246580736.

Si nous voulons optimiser un peu la compilation, nous utilisons les options -O3, -mtune=native :

gcc -std=c99 -O3 -mtune=native -o matrix-O3 matrix.c

L'exécution précédente de matrix par la commande /usr/bin/time ./matrix-O3 donne alors :

La trace de la matrice est 18428734073246580736.00
39.61user 0.01system 0:39.70elapsed 99%CPU (0avgtext+0avgdata 98796maxresident)k
0inputs+0outputs (0major+24740minor)pagefaults 0swaps

Utilisation directe

p4a --simple -vv matrix.c -o matrix-simple

Utilisation avec compilation séparée

p4a --simple -vv matrix.c
gcc -O3 -mtune=native -o matrix-simple matrix.p4a.c

Utilisation directe

p4a --openmp -vv matrix.c --fine -o matrix-openmp

Utilisation avec compilation séparée

p4a --openmp -vv matrix.c
gcc -fopenmp -O3 -mtune=native -o matrix-openmp matrix.p4a.c

Utilisation directe

export CUDA_DIR=/opt/cuda
p4a --cuda -vv matrix.c --fine -o matrix-cuda

Utilisation avec compilation séparée

export CUDA_DIR=/opt/cuda
# Appel de Par4all
p4a --fine --cuda -vv matrix.c
# Compilation des sources CUDA avec le compilateur Nvidia
nvcc --cuda -I$CUDA_DIR/include -DP4A_ACCEL_CUDA -I/opt/par4all-1.3/share/p4a_accel -o matrix.p4a.cpp matrix.p4a.cu
nvcc --cuda -I$CUDA_DIR/include -DP4A_ACCEL_CUDA -I/opt/par4all-1.3/share/p4a_accel -o p4a_accel.cpp /opt/par4all-1.3/share/p4a_accel/p4a_accel.cu
# Compilation des deux sources
g++ -c -I$CUDA_DIR/include -DP4A_ACCEL_CUDA -I/opt/par4all-1.3/share/p4a_accel -Wall -fno-strict-aliasing -fPIC -O3 -o matrix.p4a.o matrix.p4a.cpp
g++ -c -I$CUDA_DIR/include -DP4A_ACCEL_CUDA -I/opt/par4all-1.3/share/p4a_accel -Wall -fno-strict-aliasing -fPIC -O3 -o p4a_accel.o p4a_accel.cpp
# Compilation finale de l'executable
g++ -L$CUDADIR/lib64 -L$CUDADIR/lib -Bdynamic -lcudart -o matrix-cuda matrix.p4a.o p4a_accel.o
# Effacement des fichiers intermédiaires inutiles
rm p4a_accel.o p4a_accel.cpp

Utilisation simple passe

p4a --opencl -vvv matrix.c -o matrix-ocl

Utilisation double passe

— Emmanuel Quemener 2011/11/06 17:38