인텔 제온 파이 프로세서 고성능 프로그래밍 나이츠랜딩 판

짐제퍼스

(JamesL.Jeffers)
인텔제너럴엔지니어겸시각화책임자
짐은HPC플랫폼그룹의수석엔지니어이자엔지니어링매니저이다.그는고성능컴퓨팅,비주얼컴퓨팅,디지털TV및데이터통신분야에서25년이상소프트웨어설계및기술리더십경험을갖고있다.그의이전연구에는미식축구의‘전자첫다운라인(ElectronicFirstDownLine)’뒤에가상이미지를삽입하는TV기술개발도있다.그는제임스레인더스(JamesReinders)와인텔제온파이프로그래밍에대한3권의책을공동저술/편집했다.그는현재HPC시각화팀을이끌고있다.

감사인사12
서문18
머리말24
역자서문30
역자소개31

SECTIONⅠ나이츠랜딩
Chapter1/매니코어프로그램소개4

매니코어프로그래밍소개5
추세:더많은병렬성5
인텔제온파이프로세서가필요한이유7
프로세서대코프로세서9
고도의병렬실행을위한측정법10
GPU는어떤가?11
필요한포팅이부족하면즐겨라,그렇지만계속조율하라!11
성능을위한변환12
하이퍼-스레딩대멀티스레딩12
프로그래밍모델13
여기서섹션II로건너뛸수있다13
추가정보14

Chapter2/나이츠랜딩개요16
개요16
명령어세트17
아키텍처개요18
만든동기:우리의비전과목적22
요약24
추가정보25

Chapter3/MCDRAM및클러스터모드프로그래밍26

클러스터모드프로그래밍27
메모리모드프로그래밍29
메모리모드및MCDRAM사용가능확인방법47
할당과스레딩의SNC성능영향48
NUMA노드번호를하드코딩하지않는방법50
MCDRAM에무엇을넣을것인지결정하는접근방법51
모드를변경하기위해재부팅해야하는이유59
BIOS59
요약64
추가정보65

Chapter4/타일아키텍처66

클러스터모드75
메모리인터리빙80
메모리모드82
클러스터모드와메모리모드의상호작용86
요약87
추가정보87

Chapter5/인텔옴니패스패브릭88

개요88
성능과병렬확장성91
전송층API93
서비스품질(QoS)95
가상패브릭99
유니캐스트어드레스해결104
멀티캐스트어드레스해결106
요약108
추가정보108

Chapter6/마이크로아키텍처최적화어드바이스110

코어당1,2혹은4스레드(가끔3스레드)로얻을수있는최적성능111
메모리서브시스템112
마이크로아키텍처뉘앙스(타일)113
Direct-mappedMCDRAM캐시124
조언AVX-512명령을사용하라125
요약152
추가정보153

SECTIONⅡ병렬프로그래밍
Chapter7/나이츠랜딩을이용한프로그래밍개요156

리팩터링을해야하는가,하지말아야하는가,그것이문제다157
응용코드의진화적최적화158
응용코드의혁명적최적화160
선택할때와버릴때를알아야한다160
추가정보161

Chapter8/태스크와스레드기반의병렬처리162

OpenMP166
포트란2008170
인텔TBB173
hStreams180
요약181
추가정보181

Chapter9/벡터화183

벡터화는왜중요한가?184
벡터화는어떻게하는가?184
벡터화를위한세가지접근방법185
벡터화방법론6단계186
캐시를통한스트리밍:데이터레이아웃,정렬,프리페칭등189
컴파일러팁199
컴파일러옵션203
컴파일러지시문205
벡터화를촉진하기위한배열섹션을사용하자223
컴파일러가생성한것들을활용하자:어셈블리코드검사226
벡터화에따른수치결과의변화228
요약228
추가정보229

Chapter10/백터화어드바이저230

나이츠랜딩에서인텔어드바이저사용하기231
서베이리포트(SurveyReport)를이용한AVX-512코드개발및성능개선233
메모리액세스패턴(MAP)리포트251
AVX-512GATHER/SCATTER프로파일러252
MaskUtilization(마스크유효성검사)프로파일러와FLOPS프로파일러256
어드바이저루프라인리포트258
AVX-512지원하드웨어없이AVX-512코드의특성탐색260
어드바이저활용예시?계산화학코드의분석261
요약270
추가정보271

Chapter11/SDLT를활용한벡터화272

SDLT소개272
시작하기274
SDLT기본276
SIMD기법을적용한3차원점좌표값의평준화예제278
AOS메모리구조기반SIMD수행의문제점281
SIMD는Unit-Stride메모리접근선호282
알파블렌딩참조코드283
SDLT를이용한알파블렌딩286
추가특징290
요약290
추가정보291

Chapter12/AVX-512인트린직을이용한벡터화292

인트린직이란?292
AVX-512미리보기299
나이츠코너로마이그레이션302
AVX-512지원여부검색303
AVX-512명령어집합학습하기307
AVX-512인트린직학습하기307
AVX-512인트린직사용을위한단계별예시309
인트린직코드를활용한코드의결과323
추가정보324

Chapter13/성능최적화라이브러리들326

인텔최적화라이브러리개요326
인텔MathKernelLibrary개요328
인텔DAAL개요330
MKL과DAAL함께쓰기332
인텔IPP라이브러리개요333
인텔최적화라이브러리들과인텔컴파일러335
다이렉트호출방식의라이브러리활용336
최적화라이브러리사용시,나이츠랜딩으로오프로딩338
계산정확도의선택과정확도차이343
동적라이브러리성능을위한팁344
추가정보345

Chapter14/프로파일링및시간분석346
나이츠랜딩최적화개요346
이벤트모니터링레지스터들348
효율화지표들349
잠재적인성능이슈들355
인텔VTUNEAMPLIFIERXE제품366
PAPI367
MPI분석:ITAC367
HPC툴킷368
TAU368
시간측정369
요약370
추가정보371

Chapter15/MPI372

노드간병렬화372
나이츠랜딩에서의MPI372
MPI개요373
MPI애플리케이션을수행하는방법375
MPI애플리케이션실행분석하기381
MPI애플리케이션최적화388
이기종클러스터391
MPI코딩의최신동향393
모든것을함께활용하기399
요약401
추가정보401

Chapter16/공유할것인가말것인가(그것이문제로다)404

왜나이츠랜딩에서PGAS를이용해야하는가?407
PGAS모델을이용한프로그래밍408
성능평가416
PGAS를넘어서418
요약418
추가정보419

Chapter17/소프트웨어정의가시화420

소프트웨어정의가시화의동기421
소프트웨어정의가시화아키텍처423
OpenSWR:OpenGL래스터-그래픽스소프트웨어렌더링425
Embree:고성능레이트레이싱커널라이브러리427
OSPRay:확장성있는레이트레이싱프레임워크429
요약436
이미지권한437
추가정보438

Chapter18/KNL로오프로드439

KNL을이용하는오프로드프로그래밍모델439
프로세서vs코프로세서440
오프로드모델고려사항441
OpenMP타깃지시문442
호스트와대상에서동시실행445
패브릭을통한오프로드447
요약448
추가정보448

Chapter19/전력분석449

전력수요는엑사급으로이어진다449
POWER101451
하드웨어기반전력분석기술들452
소프트웨어기반KNL전력분석기455
매니코어플랫폼소프트웨어패키지전력도구들466
RAPL468
KNL성능프로파일링471
인텔원격관리모듈475
요약477
추가정보478

SECTIONⅢPearls

Chapter20/LAMMPS에서고전분자동역학계산의최적화작업482

분자동역학482
LAMMPS485
나이츠랜딩프로세서486
LAMMPS최적화488
데이터정렬488
데이터유형및구조489
벡터화491
이웃목록499
장거리정전기학503
MPI와OpenMP병렬화503
성능결과505
시스템,실행파일생성과수행환경506
작업부하들507
유기광전지분자507
탄화수소혼합물508
용매화된지질이중층에서의로돕신단백질508
굵은입자(coarse-grain)액정시뮬레이션508
굵은입자물시뮬레이션509
요약510
감사의글(Acknowledgement)510
추가정보510

Chapter21/고성능지진시뮬레이션512

고차원지진시뮬레이션513
수학적배경513
애플리케이션특성517
계산중추로서의인텔아키텍처527
고효율의작은행렬커널527
희소행렬커널의생성과희소/조밀커널의선택528
조밀행렬커널의생성:AVX2528
조밀행렬커널의생성:AVX-512530
커널성능벤치마킹532
나이츠랜딩의색다른메모리하부체계통합533
성능평가537
머라피산의화산시뮬레이션537
1992년의랜더스지진539
요약그리고기억할것들541
추가정보542

Chapter22/WRF개요543

병목이없는비교적평평한WRF성능특성544
인텔매니코어(인텔제온파이제품군)에서WRF의역사544
나이츠랜딩에서WRF초기성능결과545
인텔제온및인텔제온파이시스템용WRF컴파일547
WRFCONUS12km벤치마크성능548
MCDRAM대역폭549
벡터화:AVX-2대비AVX-512의성능향상551
코어스케일링553
요약554
추가정보554

Chapter23/다체(N-body)시뮬레이션555

비전산전공과학자를위한병렬프로그래밍555
단계별개선556
다체시뮬레이션557
최적화559
초기구현(최적화단계0)559
스레드병렬처리(최적화단계1)561
스칼라성능최적화(최적화단계2)563
SOA를사용한벡터화(최적화단계3)565
메모리통행량(최적화단계4)567
MCDRAM이성능에미치는영향569
요약570
추가정보570

Chapter24/머신러닝572

컨볼루션신경망(CNN)573
벡