Naslov Heterogeno programiranje u jeziku C++ Naslov (engleski) Heterogeneous programming in C++ Autor Matej Crnković Mentor Mladen Jurak (mentor)Član povjerenstva Mladen Jurak (predsjednik povjerenstva)Član povjerenstva Zvonimir Bujanović (član povjerenstva)Član povjerenstva Zlatko Drmač (član povjerenstva)Član povjerenstva Marko Erceg (član povjerenstva)Ustanova koja je dodijelila Sveučilište u Zagrebu Datum i država obrane 2024-11-28, Hrvatska Znanstveno / umjetničko PRIRODNE ZNANOSTI Sažetak U doba rastućih potreba za sustavima visokih performansi nužno je razvijati alate koji će biti u korak s vremenom i pratiti razvoj tehnologije. Heterogeno programiranje u kombinaciji s C++ jezikom donosi ključan korak prema učinkovitoj upotrebi računalnih resursa u tehničkim i znanstvenim područjima poput paralelnog računanja, računalnih simulacija te razvoja modela umjetne inteligencije.
U ovom radu prikazani su temelji heterogenih sustava i heterogenog programiranja, zajedno s detaljnim pregledom SYCL standarda i njegove implementacije kroz oneAPI DPC++ kompajler. Objašnjen je postupak postavljanja lokalne SYCL okoline te mogucnosti korištenja gotovih okolina u oblaku. Prezentirani su osnovni primjeri koji ilustriraju temeljne SYCL koncepte i klase, kao i metode mjerenja vremena izvršavanja SYCL jezgri. Konvolucijom matrica pokazano je kako povezati C++ višedretvenosti i izvršavanje SYCL programa na nekoliko akceleratora. Uvođenjem ND-Ranges paradigme objašnjena je razlika globalne i lokalne memorije na uređaju kao i načini sinkronizacije radnih stavki unutar iste podgrupe. Na kraju rada opisana je oneAPI DPC++ biblioteka koja omogućuje jednostavnije pisanje heterogenih programa kroz viši nivo apstrakcije i integrirane paralelne mehanizme.
SYCL-ova prenosivost koda i mogućnost unificiranog pristupa različitim akceleratorima značajno pojednostavljuju razvoj heterogenih aplikacija, no zahtijevaju pažljivo razumijevanje hardverske arhitekture za postizanje optimalnih rezultata. Iako su izazovi, poput otežanog postavljanja okoline i prilagodbe specifičnom hardveru, i dalje prisutni, SYCL predstavlja snažan alat za razvoj budućih heterogenih sustava. Uz kontinuirani razvoj SYCL standarda i kompajlera koji ga implementiraju, njegova će prisutnost zasigurno rasti, ponajviše zbog smanjene kompleksnosti u odnosu na druge slične standarde te zbog podrške akceleratore raznih proizvođača.
Sažetak (engleski) In an era of growing demand for high-performance systems, it is essential to develop tools that keep pace with technological advancements. Heterogeneous programming, combined with the C++ language, represents a crucial step towards the efficient use of computational resources in technical and scientific fields such as parallel computing, computational simulations, and the development of artificial intelligence models. This paper presents the fundamentals of heterogeneous systems and heterogeneous programming, along with a detailed review of the SYCL standard and its implementation through the oneAPI DPC++ compiler. The process of setting up a local SYCL environment is explained, as well as the possibilities of using ready-made cloud environments. Basic examples are provided to illustrate fundamental SYCL concepts and classes, as well as methods for measuring the execution time of SYCL kernels. Matrix convolution demonstrates how to link C++ multithreading and the execution of SYCL programs on multiple accelerators. The introduction of the ND-Ranges paradigm explains the difference between global and local memory on the device, as well as synchronization methods for work items within the same subgroup. Finally, the oneAPI DPC++ library is described, which facilitates writing heterogeneous programs through a higher level of abstraction and integrated parallel mechanisms. SYCL's code portability and the ability to provide a unified approach to various accelerators significantly simplify the development of heterogeneous applications, but they require a careful understanding of hardware architecture to achieve optimal results. While challenges, such as the complexity of setting up environments and adapting to specific hardware, remain, SYCL represents a powerful tool for developing future heterogeneous systems. With the continuous development of the SYCL standard and the compilers that implement it, its presence will undoubtedly grow, primarily due to reduced complexity compared to other similar standards and its support for accelerators from various manufacturers.
Ključne riječi
jezik C++
SYCL
heterogeno programiranje
računalstvo visokih performansi
Ključne riječi (engleski)
C++ language
SYCL
heterogeneous computing
high-performance computing
Jezik hrvatski URN:NBN urn:nbn:hr:217:369038 Studijski program Naziv: Računarstvo i matematika Vrsta resursa Tekst Način izrade datoteke Izvorno digitalna Prava pristupa Otvoreni pristup Uvjeti korištenja Datum i vrijeme pohrane 2024-11-12 14:46:49
