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专访APU13讲师、西电朱虎明:概念难以理解成异构编程最大阻力

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异构计算越来越受重视,国外知名高校纷纷将它纲入教学大纲。与国外相比,APU13讲师、西电朱虎明副教授表示国内外异构计算开发环境基本一致,但国内应用水平较国外有较大差距,其中概念难以理解成异构编程最大阻力。

APU13上,Kaveri APU及一系列异构计算开发工具的发布,展示了AMD构建异构计算生态系统的决心与成果。AMD与Oracle、HP等企业的大力合作,昭示着异构计算越来越受到国际知名企业的重视。与国际大环境相比,中国的异构计算开发环境如何?优势与不足又在何处?近日我们有幸专访了APU13的演讲嘉宾、西安电子科技大学朱虎明副教授,请他分享本次大会的参会感受及国内异构计算/编程的现状和未来发展。


西安电子科技大学朱虎明副教授

CSDN记者:您是第几次参加AMD开发者峰会?本次大会给您留下了哪些深刻印象? 

朱虎明:我是第一次参加AMD开发者峰会。今年称之为APU13,令我印象比较深刻的有三件事:(1)本次大会展示的软件多为基础软件,比如异构系统架构(Heterogeneous System Architecture,HSA)上的编译器和开发平台;(2)AMD开始与相关IT企业展开紧密合作,比如本次大会上,AMD跟Oracle合作开发了HSA上的Java相关工具,跟HP联合发布了新的APU服务器(采用Opteron X2150 APU);(3)UIUC大学WenMei W. Hwu教授跟AMD等公司展开合作,并开始撰写异构系统架构应用方面的专著《Heterogeneous System Architecture for Application Programming》,预计2014年下半年可以出版。从这几件事可以看出世界知名IT公司必须有一流的技术能力和资源整合能力。

CSDN记者:透过本次大会,您觉得国外的开发者对异构计算/编程的关注程度如何?他们主要关注点有哪些?

朱虎明:美国的众多科研机构和企业基于异构计算做了很多的工作,比如佐治亚理工大学的Wu Feng教授主要关注如何将CUDA程序通过编译器自动转换为OpenCL程序;高性能计算领域领先的编辑器和工具供应商The Portland Group (PGI) 研究如何将OpenACC应用于AMD APU平台。这些工作主要目的都是为了提高异构计算的开发效率。当然,大家现在都很关注HSA,预计2014年很多基于HSA的应用将被开发出来。

CSDN记者:与国内相比,国外的异构计算开发环境有什么不同?异构计算/编程领域的发展情况如何?

朱虎明:凭借互联网,我们可以及时获得并更新国外的最新软件,因此国内外在异构计算开发环境上基本保持一致。但由于国内异构计算的生态系统不如国外(特别是美国)完善,因此国内的应用水平较国外还有很大的差距。

CSDN记者:APU13上,AMD重磅推出首款支持HSA架构的Kaveri APU,您如何评价这款APU?它又将对异构计算领域的发展产生怎样的影响?

朱虎明:根据报道,Kaveri APU的CPU性能比目前的Richland提升20%,GPU采用GCN架构核心,性能提高30%。当然这些都是估计值,具体的性能还要进一步在不同的应用上进行测试。

HSA最大的进步就是hUMA(heterogeneous Uniform Memory Access,异构统一内存访问)。虽然以前已有很多基于GPU的并行应用,但由于GPU中显存容量的限制及内存与显存之间数据传输存在一定的瓶颈,这些都极大限制了GPU计算的应用范围。因此Kaveri APU的出现,不但能使已有的基于GPU加速的应用提高计算效率,而且使得异构计算的应用范围更广,以前不太适合GPU上的应用,现在也可以尝试使用APU来加速。

CSDN记者:您觉得国内开发人员进行异构编程遇到的最大困难有哪些? 

朱虎明:国内现在会异构编程的开发人员越来越多,关注异构编程的相关人员也越来越多,但目前大多开发人员身居高校和科研机构中,并将异构计算应用于自己擅长的专业领域。根据近几年我在西安电子科技大学的教学经验,开发人员进行异构编程遇到的最大困难就是难以理解并行算法的相关概念,比如异构计算涉及到的一些硬件架构、规约操作原理和计算网格的参数设置等。因此,如何将异构计算推广给不熟悉并行计算的应用者,还需要高校撰写更适合初学者的异构并行计算教材,研究异构并行计算的教学理论,开发异构计算的实验课程。 

CSDN记者:AMD在APU13上推出的一系列针对异构编程的开发工具,可以在哪些方面减轻开发者的负担?

朱虎明:有了这些新的开发工具,能够极大的提高异构计算的编程效率。比如与Oracle合作推出的基于Java的开发平台,可使很多Java开发者很容易地将其应用移植到异构计算设备上。与PGI合作推出的新编译器,使开发人员能够向Windows和Linux系统下的Fortran、C和C++程序添加可支持AMD APU和独立GPU的 OpenACC指令。这也是一个很大进步,因为异构计算的程序编写还是比较困难,有了这个编译器,只要在你原来的串行代码中增加一些编译指引语句,就能将你的程序运行在异构计算设备上。这将大大提高开发效率。还有就是新发布的基础数学库——clMath,其中包含了BLAS、FFT等常用功能,这将使我们在开发异构计算应用时,更多的关注我们要解决的应用问题,而不是非常底层的并行基础算法。

CSDN记者:AMD正加大与开源社区的协作,不断开放相关源代码并提供一些开发工具,对于AMD的做法,您怎么看?这对构建异构开发生态系统有怎样的推进作用?

朱虎明:我想开源是一件非常好的事情,AMD作为一家硬件公司,善于制造CPU、GPU和APU等计算设备,但是要将这些计算设备应用于图像处理、视频编解码、生物信息学和流体力学等专业领域时,AMD可能提供的支持就比较有限了,那AMD如何建立、发展和推广异构计算呢?那就是要建立异构计算的生态系统,即从下往上依次为异构计算硬件、编译器、开发与调试工具、异构计算基础库和应用领域。AMD目前主要的工作都集中在下面三层,当然它也在加强上面两层的力量,比如据我了解的,AMD和中科院软件所张云泉老师合作开源了OpenCV对应的OpenCL版本(OpenCV OCL module)。现在使用OpenCV处理复杂应用时,就可以方便地使用异构计算的加速能力。这大大提高了图像处理和计算机视觉领域的开发者使用异构计算的能力。

CSDN记者:国外高校对异构编程的教育方式及普及情况是怎样的?这将为国内高校进一步推进异构编程教育带来哪些启示?

朱虎明:国外,特别是美国,很多著名高校都开设了异构计算课程,甚至他们已经调整了高校的计算机教学大纲,增加了异构并行计算内容。比如University of Illinois开设的《Applied Parallel Programming》,就主要讲解异构计算的硬件架构与并行算法。Stanford开设的《Parallel Computing》,Carnegie Mellon University 开设的《Parallel Computer Architecture and Programming》课程,Berkeley开设的《Applications of Parallel Computers》,MIT开设的《Parallel and Heterogeneous Computer Architecture》课程等,都或多或少讲解了异构计算的前沿知识。

ACM和IEEE联合制定的2013计算机科学教学大纲中,共有18个知识模块,其中的并行与分布式计算模块(PD - Parallel and Distributed Computing)就是新增加的知识模块,特别强调了并行计算的重要性,当然,异构计算是并行计算的重要组成部分。

美国非常注重并行计算本科生教育,美国国家自然科学基金会和IEEE联合成立了工作组(NSF/IEEE-TCPP Curriculum on Parallel and Distributed Computing ),召开了多次会议进行广泛讨论,并设计了并行与分布式计算技术的本科教学内容。其中第二次大规模讨论是在2012年在上海举行的IPDPS会议上,设立了一个叫EduPar-12的Workshop,我当时正好在会议现场,聆听了来自世界各国的老师在并行计算方面的教学心得,特别是与我国著名计算机专家金海老师的交流,收获颇丰。回来后,在AMD公司的支持下,就把我们自己在异构计算方面的教学材料也公布在网络上,以促进中国异构计算科研与教学的发展。对异构计算感兴趣的爱好者,可登录 西安电子科技大学的教学网站查看。

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A B C 是三个加油站,现在要在这三点之间建一个储油库,使它到三个加油站的距离相等.图 B.A ..C我好像记得 姐说过可以有三个地点 一家饭店,地面上18层,地下1层,地面上一楼为接待处,顶楼喂公共设施处,其余16层为客房,地面下一楼为停场.(1)某会议接待员把汽车停在停车场,进入该层电梯,往上14层,又下5层,再下3层,最后上 什么叫匝道?为什么机动车从匝道驶入高速公路,应当开启左转向灯? 如图,三条公路两两相交于A,B,C三点,现计划建一座综合供应中心,在△ABC内部要求到三个顶点的距离相等请你找出符合条件的地点 一饭店地面上18层,地下1层,地面上1楼为接待处,顶楼为公共设施处,其余16层为客房;地面下1楼为停车场一家饭店,地面上18层,地下1层,地面上1楼为接待处,顶楼为公共设施处,其余16层为客房;地 一桶水,连桶重12.6千克,用去一半水后,连桶重6.7千克,原来有水多少千克?桶重多少千克? 方法,不要方程,百分之一百全对一个长方体容器,占地面积3平方分米.将一个梨放入其中,并完全没入水中,水面升高了0.1dm.这个梨的体积是多少立方厘米 一家饭店,地面上18层地下1层地面上1楼为接待处顶楼为公共设施处其余10层为客房地下1楼为停车场客房七楼与停车场相差 层楼一家饭店,地面上18层地下1层地面上1楼为接待处顶楼为公共设施 一桶水连桶重18㎏,倒出三分之一后,连桶重12.5㎏,水和桶各重几千克? 长方体容器,占地面积3立方分米,放入一个梨后水面升高了0.3分米,梨的体积是多少占地面积3平方分米 合肥市庐阳区某路段新建一家饭店,地面上18层,地下一层,地面上一楼为接待处,顶楼为公共设施处,其余16层为客房,地面下一楼为停车场.某日,电梯检修停电,一服务生在停车场停好汽车后,只能 某种商品进价400元,出售时标价为500元,商店准备打折出售,但要保持利润率不低于10%,则至多可打几折? 一个长方体容器底面长5分米宽4分米放入一个西瓜后水面上升了0.3分米这个西瓜的体积是多少立方分米因为字数太多了,请自己辨认隔开.这个问题没有高.要今天8点之前, abc三条公路如图所示,现在要建一个货物车站,是他到这三条公路的距离相等,做图思路 一个长5dm,宽2dm,高3dm的长方形玻璃缸,现在水深2.2dm,如果将一块体积 6立方分米的铁块放入缸中,水会溢出吗? 一桶水,倒出60千克,刚好倒出40%,这桶水共有多少千克.不用算式 什么是转基因大米 一个长方体水缸长6dm宽5dm高3dm,水深2.8dm.如果投入9立方分米的石头,水会溢出多少 直线a、b、c表示三条互相交叉的公路,现要建一个加油站p,要求点p到三条公路的距离相等,有几种选择?如何选 某商场有一自动扶梯,小明以速度v沿开动(上行)的自动扶梯走上楼时,所用时间为T1,当他以相同的速度沿开动(上行)的自动扶梯走下楼时所用时间为T2,则该自动扶梯上行的速度为多少? 转基因玉米是怎么一回事 一个长方体容器,从里面量长宽均为2分米,向容器中倒入3.5升水,再把一个石头放入水中,这时量得容器内的水深是25厘米.这个石头的体积是( ). 顾客站在商场自动扶梯的水平台阶上随自动扶梯匀速上升.顾客在上升过程中(c) A、机械能保持不变 B、运动状态在不断变化 C、相对于其站立的台阶是静止的 D、受到重力、支持力和摩擦 转基因玉米有什么特点 一个长方体玻璃容器,从里面量长4分米,宽3分米,里面装有水2.4升,再把一块石头放入水中.这时量得容器内水面高是5厘米.这块石头的体积是多少? 小明站在超市的自动扶梯上,随着自动扶梯匀速上升的过程中,小明()A.动能转化为势能,机械能减小B.只受到重力与支持力的作用C.如果选“自动扶梯”为参照物,小明是运动的D.自动扶梯对小 一个长方体容器里面的底长2分米,宽1.放入一个苹果后水面升高了0.2分米苹果的体积是多少? 一个长方体玻璃容器,从里面量长宽均为3分米,向容器中倒入7.2升水,再把一块石头放入水中(石头完全浸入水中,水为溢出)这时量得容器内水深9厘米,这块石头的体积是多少? 乘超市的自动扶梯,自动扶梯的长度是22,求小明的速度与自动扶梯的速度的数学问晓明顺着扶梯的方向走,用了一分钟,用同样速度逆着走,用11分钟,自动扶梯的长度是22米, 商品进价为400元,标价为600元,商店要求以利润率不低于5%的售价打折出售,最低可以打几折出售此商品? 为了测量一个石块的体积,在一个长10分米、宽6分米、高4分米的长方体容器中放入适当的水,再把石块放入水中这时长方体中的水面上升了15厘米,求石块的体积是多少立方分米? 7明明和玲玲每个都有一些本子,如果明明给玲玲2本,两人就一样多,如果玲玲给明明1本,明明的本子就是玲玲的7倍.问明明和玲玲各有多少本子 不能用方程解 转基因玉米长什么样 一个长方体容器里面量长四分米宽三分米相容器中到十八升水把一块石头的没入水中这时量的容器内水深28厘米石头的积是多少 "一栋大楼共20层.李叔叔乘电梯从地上10层到地下9层要20分之3李叔叔乘电梯从地下8层"到地下一层车库要多少分钟 一条高速公路全长400千米,每80千米建一座加油站,起点和终点各建一座.一共需要建多少座加油站? 这是转基因玉米吗 一个长方体的总和是60cm,它正好能被切成3个同样的正方体.原来的长方体的表面积是? 一个长方体容器长10分米宽8分米深是6分米把一个石头放入其中水面上升1.5分米还有一半露出水面求石块体积 【数学应用】小红的爸爸想在本镇的3条交叉公路处建一个加油站,要求它到三条公路的距离相等.小红的爸爸想在本镇的3条交叉公路处建一个加油站,要求它到三条公路的距离相等,这样可供选 转基因的危害 转基因大米什么样 一个长方体容器,底面长2分米,宽1.放入一个石块后水面上升尸0.2分米,这个石块的体积是多少? 有三条公路相互交叉,现在公路围成的空地上要修建一座加油站,使它到三条公路的距离相等,问加油站该修建在什么位置? 一个长60cm,横截面是正方体的长方体.如果长增加6cm,表面积就增加96cm,求原来长方体的表面积和体积. 一立平方水有2000斤一立平方2块,一桶水40斤,求一桶水价钱.写算术下来 鱼缸长4宽3深2把一个石头放入身高了0.8,石头体积多少 单位是分米哦快, 转基因大米人吃了有什么危害 李叔叔新买的小车平均每一百千米耗油8升他每天上下班要行驶42千米以现在每升汽油6.02元计算他每月按22开算上下班共要花费多少油费?结果保留两位小数 算术:两个小孩抬一桶水,三个小孩抬九桶水,怎样抬合算? 一个鱼缸长1m,宽3dm,高4dm.将一条鱼放入鱼缸后,水面由3dm升至3.12dm.鱼的体积是多少? 某种商品的进价为400元,出售时标价为600元,由于换季,商品准备打折销售,但要保持利润率为5%,那么需要 王老师将一满桶水用去一半后,又加水3千克,现在桶里的水是原来的5分之3,这桶水原有多少千克?3÷(3/5-1/2)这种做法是什么意思, 一个鱼缸的长 宽 高分别是5dm 3dm 4dm,鱼缸中的水面高是2分米,若从里面放进积为18立方分米的石块,水面离缸口多少分米?
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