Estudio de utilización efectiva de procesadores vectoriales

Abstract

La vectorización es un proceso de explotación de paralelismo de datos muy potente que, bien usado permite obtener un mejor rendimiento de la ejecución de las aplicaciones. Debido a ello, hoy en día muchos procesadores incluyen extensiones vectoriales en su repositorio de instrucciones. Para las máquinas basadas en estos procesadores, existen multitud de compiladores que permiten explotar la vectorización. Sin embargo, no todas las aplicaciones experimentan una mejora en el rendimiento cuando son vectorizadas, y no todos los compiladores son capaces de extraer el mismo rendimiento vectorial de las aplicaciones. Este trabajo presenta un estudio exhaustivo del rendimiento de diversas aplicaciones numéricas, con el objetivo de determinar el grado de utilización efectiva de la unidad vectorial. Tras seleccionar los benchmarks Polyhedron, Mantevo, Sequoia, SPECfp y NPB, se compilaron activando la vectorización y se simularon en una versión modificada del simulador de cache CMPSim, enriquecida con un núcleo basado en el coprocesador Intel Xeon Phitm. En aquellos casos en que la utilización era baja, se realizó un diagnóstico a nivel de software de la fuente del problema y se propusieron mejoras que podrían aumentar el uso efectivo de la unidad vectorial. Para aquellas aplicaciones limitadas por memoria, se realizó un diagnóstico a nivel de hardware con el fin de determinar hasta que punto el diseño de la máquina repercute en el rendimiento de la aplicación en casos de buen uso de la unidad vectorial.