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OpenACC

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OpenACC
最新さいしん版ばん
3.3 / 2022年ねん11月 (1年ねん前まえ) (2022-11)[1]
プログラミング
言語げんご		 C, C++, Fortran
対応たいおうOS クロスプラットフォーム
プラットフォーム クロスプラットフォーム
種別しゅべつ API
公式こうしきサイト www.openacc.org
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OpenACC (open acceleratorsの略りゃく) は、クレイ、CAPS、NVIDIA、そしてPGIによって開発かいはつされた並列へいれつコンピューティングのための標準ひょうじゅんの一ひとつである。この標準ひょうじゅんは、ヘテロジニアスなCPU/GPUシステムの並列へいれつプログラミングを単純たんじゅん化かするために設計せっけいされた[2]。

位置付いちづけとしては、CUDAやOpenCLをさらに抽象ちゅうしょう化かしたものであり、OpenMPと似にた存在そんざいである。

OpenMPのようにプログラマーは、ディレクティブと追加ついか関数かんすうを使つかって高速こうそく化かされるべき箇所かしょを識別しきべつするようにC言語げんご、C++、そしてFORTRANのソースコードを書かき換かえれば良よい[3]。OpenMP 4.0 とより新あたらしいバージョンのようにOpenACCはCPUとGPUの両方りょうほうを対象たいしょうにすることができ、それらの上うえで計算けいさんコードを起動きどうすることができる。

OpenACCの会員かいいんは、OpenMPの将来しょうらいのリリースで動作どうさする予定よていのアクセラレーター（GPUやコプロセッサなど）に対応たいおうしたり、OpenMPを拡張かくちょうする共通きょうつう仕様しようを作成さくせいしたり、OpenMPの仕様しように合あわせるためにOpenMP標準ひょうじゅん化かグループの会員かいいんとして働はたらいてきた[4][5]。これらの活動かつどうは、ある技術ぎじゅつ報告ほうこく書しょとしてまとめられている[6]。この報告ほうこく書しょのコメントと議論ぎろんは、年次ねんじスーパーコンピューティング会議かいぎ（2012年ねん11月、ソルトレイクシティ）に時期じきを合あわせるだけでなく、NVIDIA以外いがいのアクセラレーターがOpenMPに参加さんかしているハードウェアベンダーの意見いけんをサポートするという表明ひょうめいにも時期じきを合あわせている[7]。

2012年ねんの国際こくさいスーパーコンピューティング会議かいぎ（ISC’12）において、OpenACCは、NVIDIA、AMD そして Intel のアクセラレーター上じょうで動作どうさすることを証明しょうめいしたが、性能せいのうデータは公表こうひょうされなかった[8]。

2012年ねん11月12日にち、SC12（2012年ねんのスーパーコンピューティング会議かいぎ）において、OpenACCバージョン2.0の草案そうあんが発表はっぴょうされた[9] 。 新あたらしく提案ていあんされた機能きのうは、データ移動いどうにおける新あたらしい制御せいぎょ（非ひ構造こうぞう化かデータの取とり扱あつかいの改善かいぜんと不連続ふれんぞくメモリ対応たいおうの改善かいぜんのような）、明示めいじ的てきな関数かんすう呼よび出だし、そして分割ぶんかつコンパイル（高速こうそく化かコードライブラリの作成さくせいと再さい利用りようを可能かのうにする）という機能きのうを含ふくんでいる。OpenACC 2.0は2013年ねん1月がつに公式こうしきにリリースされた[10]。

仕様しようバージョン2.5は、2015年ねん10月がつにリリースされた[11]。バージョン2.6は、2017年ねん11月にリリースされた[12] 。バージョン2.7は、2018年ねん11月にリリースされた[13]。

2019年ねん4月がつ3日にちにジョン・レベック（クレイの中核ちゅうかく研究けんきゅう拠点きょてんクレイスーパーコンピューティングセンターの所長しょちょう）は、「クレイはCCE/9.0におけるOpenACCのサポートを終了しゅうりょうする」と発表はっぴょうした [14]。

コンパイラのサポート

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OpenACCは、商用しょうようコンパイラとして利用りよう可能かのうである。PGI（コンパイラバージョン12.6から）とクレイ（同社どうしゃのハードウェアのみ）がサポートを行おこなっている[8][15]。

OpenUH[16]は、CとFORTRANをサポートしているOpen64（英語えいご版ばん）を基盤きばんにしたオープンソースのOpenACCコンパイラである。ヒューストン大学だいがくのHPCToolsグループによって開発かいはつされた。

OpenARC[17]は、OpenACC 1.0仕様しようの全すべての機能きのうをサポートするためにオークリッジ国立こくりつ研究所けんきゅうじょで開発かいはつされたオープンソースのCコンパイラである。実験じっけん的てきな[18]オープンソースコンパイラaccULは、ラ・ラグーナ大学だいがくによって開発かいはつされている[19]。

Omni Compiler[20][21]は、筑波大学つくばだいがくHPCS研究けんきゅう室しつと理化学研究所りかがくけんきゅうしょ計算けいさん科学かがく研究けんきゅうセンターが共同きょうどう研究けんきゅうしているオープンソースのコンパイラである。OpenACCの他ほか、XcalableMP、及およびXcalableMPをOpenACCと組くみ合あわせたXcalableACCをサポートしている。

IPMACC[22]は、ビクトリア大学だいがく (カナダ)によって開発かいはつされたオープンソースのCコンパイラである。IPMACCは、OpenACCをCUDA、OpenCL、そしてISPCへ変換へんかんする。現在げんざいのところ、次つぎのディレクティブのみがサポートされている。つまり、data, kernels, loop, そして cache である。

OpenACCに対たいするGCCのサポートは、進捗しんちょくが遅おそかった[23]。サムスンによるGPUを対象たいしょうにした実装じっそうは、2013年ねん9月がつに発表はっぴょうされた。この実装じっそうは、OpenACC 1.1のコードをOpenCLへ変換へんかんする[18]。2ヵ月かげつ後ご、「真しん」の実装じっそうの発表はっぴょうがあった。今回こんかいはNVIDIAによるものであり、OpenACC 2.0に基もとづいたものであった[24]。このことがいくつかの論争ろんそうを引ひき起おこした。OpenACC 2.0の実装じっそうがNVIDIA独自どくじのPTXアセンブリ言語げんごだけを対象たいしょうにしており、PTXのために利用りようできるオープンソースのアセンブラあるいはランタイムは存在そんざいしなかった[25][26] 。OpenACC/PTXに対たいする実験じっけん的てきサポートは、GCCのバージョン5.1の時点じてんで終了しゅうりょうした。GCC6とGCC7は、OpenACC 2.0a仕様しようのより改良かいりょうされた実装じっそうを搭載とうさいしている[27][28]。GCC 9.1は、OpenACC 2.5のサポートはほぼ完成かんせいしていると発表はっぴょうした[29]。

使用しよう方法ほうほう

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対称たいしょう型がた並列へいれつシステムにおけるOpenMP 3.x あるいは初期しょきのOpenHMPP（英語えいご版ばん）に似にた使用しよう方法ほうほうであり、OpenACCにおけるプログラミングの主要しゅような手段しゅだんはディレクティブである[30]。その仕様しようは、いくつかのサポート関数かんすうを定義ていぎするランタイムライブラリも含ふくんでいる。それらを利用りようするために利用りよう者しゃは、C言語げんごで"openacc.h"、あるいはFortranで"openacc_lib.h"をインクルードしなければならない[31]。そして、acc_init()関数かんすうを呼よび出だす。

ディレクティブ

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OpenACCは、プラグマ（ディレクティブ）の幅広はばひろいリストを定義ていぎしている[32]。例たとえば、 

 #pragma acc parallel
 #pragma acc kernels

別個べっこのセマンティクス（意味いみ論ろん）を用もちいて、上うえの2行ぎょうはアクセラレーター上じょうで実行じっこうされる並列へいれつな計算けいさんカーネル（ここで言いうカーネルはOSの中心ちゅうしん部ぶではなくて、アクセラレーター上じょうで実行じっこうされる計算けいさんプログラムのこと）を定義ていぎするために使つかわれる[33][34]。 

 #pragma acc data

上うえはアクセラレーターと行いき来きするデータを定義ていぎしたり、コピーしたりするための主要しゅようなディレクティブである。 

 #pragma acc loop

上うえは parallel あるいは kernels の領域りょういきにおいて並列へいれつ性せいの形式けいしきを定義ていぎするために使つかわれる。 

 #pragma acc cache
 #pragma acc update
 #pragma acc declare
 #pragma acc wait

ランタイム API

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いくつかのランタイムAPI関数かんすうも定義ていぎされている。つまり、acc_get_num_devices(), acc_set_device_type(), acc_get_device_type(), acc_set_device_num(), acc_get_device_num(), acc_async_test(), acc_async_test_all(), acc_async_wait(), acc_async_wait_all(), acc_init(), acc_shutdown(), acc_on_device(), acc_malloc(), acc_free() のことである。

通常つうじょう、OpenACCは、ターゲットデバイスのために作業さぎょう組織そしきを処理しょりするが、作業さぎょう組織そしきはgangとworkerを使つかって再さい定義ていぎされることもある。gangは複数ふくすうのworkerから構成こうせいされ、多おおくの処理しょり要素ようそを操作そうさする（OpenCLのworkgroupに相当そうとう）。

関連かんれん項目こうもく

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出典しゅってん

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  1. ^ The OpenACC® Application Programming Interface Version 3.3 | OpenACC-Standard.org
  2. ^ "Nvidia, Cray, PGI, and CAPS launch 'OpenACC' programming standard for parallel computing". The Inquirer. 4 November 2011. {{cite web}}: Cite webテンプレートでは|access-date=引数ひきすうが必須ひっすです。 (説明せつめい)
  3. ^ "OpenACC standard version 2.5" (PDF). OpenACC.org. 2017年ねん6月がつ2日にち閲覧えつらん。
  4. ^ "How does the OpenACC API relate to the OpenMP API?". OpenACC.org. 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  5. ^ "How did the OpenACC specifications originate?". OpenACC.org. 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  6. ^ "The OpenMP Consortium Releases First Technical Report". OpenMP.org. 5 November 2012. 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  7. ^ "OpenMP at SC12". OpenMP.org. 29 August 2012. 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  8. ^ a b "OpenACC Group Reports Expanding Support for Accelerator Programming Standard". HPCwire. 20 June 2012. 2012年ねん6月がつ23日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  9. ^ "OpenACC Version 2.0 Posted for Comment". OpenACC.org. 12 November 2012. 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  10. ^ "OpenACC 2.0 Spec | www.openacc.org". www.openacc.org. 2016年ねん4月がつ4日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2016年ねん3月がつ23日にち閲覧えつらん。
  11. ^ "OpenACC Standards Group Announces Release of the 2.5 Specification; Member Vendors Add Support for ARM & x86 as Parallel Devices | www.openacc.org". www.openacc.org. 2016年ねん7月がつ26日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2016年ねん3月がつ22日にち閲覧えつらん。
  12. ^ "What's new in OpenACC 2.6? | OpenACC". www.openacc.org (英語えいご). 2018年ねん5月がつ1日にち閲覧えつらん。
  13. ^ "What's new in OpenACC 2.7! | OpenACC". www.openacc.org (英語えいご). 2019年ねん1月がつ7日にち閲覧えつらん。
  14. ^ "Cray's views on #OpenACC vs #OpenMP". 2019年ねん5月がつ14日にち閲覧えつらん。
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  16. ^ "OpenUH Compiler". 2014年ねん1月がつ25日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2014年ねん3月がつ4日にち閲覧えつらん。
  17. ^ "OpenARC Compiler". 2014年ねん11月4日にち閲覧えつらん。
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  19. ^ "accULL The OpenACC research implementation". 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  20. ^ “Omni Compiler”. omni-compiler.org. 2019年ねん11月18日にち閲覧えつらん。
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  22. ^ "IPMACC Compiler". 2017年ねん1月がつ31日にち閲覧えつらん。
  23. ^ Larabel, Michael (4 December 2012). "OpenACC Still Not Loved By Open Compilers". Phoronix. {{cite web}}: Cite webテンプレートでは|access-date=引数ひきすうが必須ひっすです。 (説明せつめい)
  24. ^ Larabel, Michael (14 November 2013). "OpenACC 2.0 With GPU Support Coming To GCC". Phoronix. {{cite web}}: Cite webテンプレートでは|access-date=引数ひきすうが必須ひっすです。 (説明せつめい)
  25. ^ Larabel, Michael (15 November 2013). "NVIDIA, Mentor Graphics May Harm GCC". Phoronix. {{cite web}}: Cite webテンプレートでは|access-date=引数ひきすうが必須ひっすです。 (説明せつめい)
  26. ^ Larabel, Michael (21 November 2013). "In-Fighting Continues Over OpenACC In GCC". Phoronix. {{cite web}}: Cite webテンプレートでは|access-date=引数ひきすうが必須ひっすです。 (説明せつめい)
  27. ^ https://gcc.gnu.org/wiki/OpenACC
  28. ^ Schwinge, Thomas (15 January 2015). "Merge current set of OpenACC changes from gomp-4_0-branch". gcc (Mailing list). gcc.gnu.org. 2015年ねん1月がつ15日にち閲覧えつらん。
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  30. ^ "Easy GPU Parallelism with OpenACC". Dr.Dobb's. 11 June 2012. 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  31. ^ "OpenACC API QuickReference Card, version 1.0" (PDF). NVidia. November 2011. 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  32. ^ "OpenACC standard version 2.0" (PDF). OpenACC.org. 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  33. ^ "OpenACC Kernels and Parallel Constructs". PGI insider. August 2012. 2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。
  34. ^ "OpenACC parallel section VS kernels". CAPS entreprise Knowledge Base. 3 January 2013. 2014年ねん1月がつ16日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2014年ねん1月がつ14日にち閲覧えつらん。

外部がいぶリンク

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