高性能并行编译器的开发及运用

　　

编译器

　　编译器是将便于人编写，阅读，维护的计算机语言翻译为计算机能识别，运行的低级机器语言的程序。编译器将源程序（Source program）作为输入，翻译产生使用目标语言（Target language）的等价程序。源程序一般为语言（High-level language），如Pascal，C++等，而目标语言则是汇编语言或目标机器的目标代码（Object code），有时也称作机器代码（Machine code）。

　　意法半导体全资子公司Portland Group宣布支持Linux、Mac OS X和Windows三大操作系统的2011版PGI 高性能并行编译器及开发工具系列产品正式上市。PGI 2011是首款在内置英伟达（NVIDIA）CUDA 图形处理器（GPU）的基于x64处理器的计算机系统上全面支持PGI Accelerator编程模式1.2规范的软件开发工具。此外，新版PGI开发工具还针对多核x64处理器的高性能计算机系统的特性增加多项增强技术。

　　新功能和增强技术包括在未来的英特尔Sandy Bridge和AMD Bulldozer CPU上支持新的 x64指令集架构先进矢量扩展（AVX）；支持Fortran 2003语言标准；通过默认快速例外处理技术提高C++性能；支持改进的Boost C++语言库；OpenMP嵌套并行技术；新的内存架构优化功能；调试器改进技术，包括紧凑的并行寄存器显示器和基于按钮的子窗口；简化多核性能概要查看的性能评估工具改进技术。2011版PGI还支持图形处理器性能评估，并改进了软件打包技术，使软件安装速度更快。

　　Cray产品部副总裁Barry Bolding表示：“PGI编译器是Cray XE6系统的重要软件组件，为我们的客户提供巨大的价值和性能。在针对的高性能计算机系统特点优化编译器技术过程中，PGI发挥了重要的作用；在我们针对现在以及未来的多核处理器且具有加速器功能的系统开发可移值编程模型以及相应的标准化活动中，PGI是我们重要的合作伙伴。”

　　包括Cray、惠普和IBM在内的主要高性能计算机系统厂商都在出售整合图形处理加速器的计算机系统。为了充分发挥这些新系统的性能潜力，大多数高性能计算研发人员必须修改并重编译代码。随着英伟达的CUDA架构和编程模型受到高性能计算机业界的广泛认可，现在又出现了多种不同的图形处理器编程模型。为顺应高性能计算机市场的需求，2009年英伟达和PGI合作研发了CUDA Fortran开发工具，这套软件包括Fortran 2003编译器和使用Fortran语言的英伟达图形处理器编程工具链。目前两家公司正在合作开发PGI CUDA C/C++编译器，使CUDA程序能够移植到任何基于多核x64处理器的计算机系统，与系统是否整合英伟达的图形处理器加速器无关。在去年11月召开的国际超级计算机研讨会（SC10）上，PGI向业界演示了这款编译器的强大功能，并将在PGI 2011软件更新过程中分阶段向客户推出这些功能。

　　英伟达CUDA市场总监Sanford Russell表示：“PGI编译器为支持CUDA并行架构而进行了连续的升级进化，确保超过10万CUDA开发人员开发的应用软件能够移植到各种高性能计算机系统。随着新版CUDA-x86编译器的问世，软件开发人员能够编译和优化在基于x86的计算机系统上运行的CUDA应用程序的市场趋势将变得更加明显。”

　　PGI 2011 CUDA Fortran增强技术包括CUDA Fortran模块数据共享（使CUDA Fortran内核生成自动化的新功能）和优化的数组切片赋值功能。新代码的生成和调度优化，包括自动循环展开，有助于提高PGI Accelerator和CUDA Fortran GPU代码的性能。

　　除增加CUDA语言扩展外，PGI 2011还扩大了对PGI Accelerator编程模型的支持，这是一套用于在标准Fortran和C程序内的指定代码区域的编译器指令，为提高系统性能，这套指令可以从一个主 CPU转移到一个附加的加速器内。PGI 2011增加了对PGI Accelerator 1.2编程模型的完整支持，包括过程间设备永驻数据，使CPU能够有效执行更大的应用软件代码段；还增加了cache和unroll 子句，让程序员能够优调GPU内核。PGI还同步发布了PGI Accelerator 1.3编程模型规范，新规范包含一个关于未来开发方向的路线图计划。

　　PGI 2011支持版的操作系统，包括Red Hat Enterprise Linux 6、Fedora 13、SLES 11 PS1和Ubuntu 10.10。

　　意法半导体全资子公司、的高性能计算（HPC）应用编译器提供商Portland Group?与Cray有限公司宣布，PGI? 优化型Fortran、C和C++编译器以及开发工具将与Cray CX1系列台式超级计算机和近推出的Cray CX1000系列机架式超级计算机搭配销售。

　　PGI?编译器和开发工具被科学家和工程师用于创建和运行高性能计算（HPC）应用，在天气预报、地球物理处理、航空动力模拟系统、结构分析、汽车碰撞实验、计算化学以及相关领域建立复杂的模型，进行复杂的模拟。PGI编译器和开发工具可支持AMD和英特尔推出的的64位处理器，实现与Linux和Microsoft Windows?操作系统兼容的NVIDIA CUDA? GPU加速功能。

　　Cray自2004年开始在其可扩展的超级计算机内搭配PGI的编译器，几乎在销售的所有的Cray XT系统都预装了PGI编译器。用户可向Cray直接购买基于Intel? Xeon?处理器的运行Linux或Windows HPC Server 2008操作系统的Cray CX1和CX1000系统，即可拥有与Cray XT系统相同的PGI编译器。此外，支持Cray CX系列的PGI编译器将包括用于NVIDIA GPU的全新PGI加速功能，以及PGDBG? OpenMP/MPI图形调试器和PGPROF? OpenMP/MPI图形并行性能评估工具。

　　Portland Group总监Douglas Miles表示：“客户可向Cray直接购买用于Cray CX1和Cray CX1000系统的高性能编译器，这不仅为Cray的客户提供灵活而简便的销售服务，更是一个多方共赢的策略。从运行Linux或Windows操作系统的Cray CX计算机，到高端可扩展的Cray XT超级计算机，我们提供统一的PGI编译器环境，让Cray 现有及未来的客户大幅降低代码迁移的复杂性，并加快应用升级。”

　　Cray CX1系列台式超级计算机于2008年9月推出，是将集成HPC集群的计算能力发挥得淋漓尽致的个人和公司的理想选择。配备的图形功能和存储功能，并可选配NVIDIA GPU图形处理器，Cray CX1系统的性能在用于各种应用的紧凑型台式机系统中居水平。Cray CX1000系统是Cray CX系列超级计算系统的产品，架配置的系统可升级到128个节点，为HPC用户提供与CX1系统相同的集成软件栈，包括可支持Windows或 Linux操作系统的简化通用操作环境，以及多个系统管理套件。

　　Cray生产效率解决方案事业部暨市场资深副总裁 Ian Miller表示：“我们非常高兴为Cray CX1和Cray CX1000的客户提供与Cray XT客户相同的编译器技术。PGI为客户提供基于Cray CX产品线GPU功能优势的技术，这对于越来越多的客户开始发掘基于NVIDIA Tesla系统的加速功能具有极其重要的意义。”

　　PGI 编译器套件包括分别支持Fortran 95/03、C和C++编程语言的PGFORTRAN?、PGCC?和 PGC++?编译器。所有的PGI编译器和开发工具都拥有以下优势：完全支持Fortran、C和 C++语言编程的OpenMP并行编程扩展；完全支持64位寻址；集成标量和矢量SSE和AVX代码生成；指令式 x64+GPU编程；支持NVIDIA GPU的CUDA Fortran扩展语言；针对数学、工程、科技和财务应用专门优化的搭配版ACML4.4 数值函数库。针对运行Linux、Mac OS X和Windows操作系统的AMD和英特尔CPU和NVIDIA CUDA GPU，PGI编译器经过高度优化。PGDBG调试器和PGPROF性能评估器具有MPI和OpenMP功能，适用于集群配置。