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OpenACC

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목차

1. 개요

OpenACC는 가속기를 활용한 병렬 프로그래밍을 위한 지시어 기반의 표준이다. PGI와 Cray, OpenUH, OpenARC, 옴니 컴파일러, IPMACC 등 다양한 컴파일러에서 OpenACC를 지원하며, GCC에서도 OpenACC 지원이 이루어졌다. OpenACC는 지시어와 런타임 라이브러리를 통해 사용되며, 주요 지시어로는 `#pragma acc parallel`, `#pragma acc kernels`, `#pragma acc data` 등이 있다. 런타임 API 함수는 장치 관리, 비동기 작업 제어, 메모리 관리 등을 제공한다.

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OpenACC - [IT 관련 정보]에 관한 문서
OpenACC 정보
이름OpenACC
종류API (응용 프로그래밍 인터페이스)
개발자OpenACC 조직
플랫폼크로스 플랫폼
장르API (응용 프로그래밍 인터페이스)
최신 버전3.3
최신 릴리스 날짜2022년 11월
프로그래밍 언어C
C++
Fortran
운영 체제크로스 플랫폼
웹사이트OpenACC 공식 웹사이트

2. 컴파일러 지원

OpenACC는 다양한 상용 및 오픈 소스 컴파일러에서 지원된다. PGI와 크레이는 상용 컴파일러에서, OpenUH, OpenARC, 옴니 컴파일러, IPMACC, GCC는 오픈 소스 컴파일러에서 OpenACC를 지원한다. 각 컴파일러에 대한 자세한 내용은 하위 섹션을 참고할 수 있다.

2. 1. 상용 컴파일러

PGI(12.6 버전부터)와 크레이(Cray 하드웨어 전용)에서 OpenACC를 지원한다.[7][14]

2. 2. 오픈 소스 컴파일러

OpenUH[15]는 오픈64 기반의 오픈 소스 OpenACC 컴파일러로, 휴스턴 대학교 HPCTools 그룹에서 개발했으며 C와 FORTRAN을 지원한다.[49]

OpenARC[16]는 오크리지 국립 연구소에서 개발한 오픈 소스 C 컴파일러로, OpenACC 1.0 사양의 모든 기능을 지원한다.[50] 라 라구나 대학교에서 개발된 accULL[17]은 실험적인 오픈 소스 C 컴파일러이다.

옴니 컴파일러(Omni Compiler)[18][19]는 쓰쿠바 대학 HPCS 연구소와 RIKEN (이화학연구소) 계산 과학 연구 센터 프로그래밍 환경 연구팀에서 개발한 오픈 소스 컴파일러로, XcalableMP, OpenACC, XcalableACC|XcalableACC일본어를 지원한다.[52][53]

IPMACC[20]는 빅토리아 대학교에서 개발한 오픈 소스 C 컴파일러로, OpenACC를 CUDA, OpenCL 및 ISPC로 변환한다. 현재 ''data'', ''kernels'', ''loop'', ''cache'' 지시어만 지원한다.[54]

GCC의 OpenACC 지원은 늦게 이루어졌다.[21] 삼성은 GPU를 대상으로 OpenACC 1.1 코드를 OpenCL로 변환하는 구현을 2013년 9월에 발표했다.[56] NVIDIA는 OpenACC 2.0 기반으로 PTX 어셈블리 언어를 타겟으로 하는 구현을 발표했다.[57] GCC 5.1 버전부터 OpenACC/PTX에 대한 실험적인 지원이 추가되었고,[58][59] GCC 9.1에서는 OpenACC 2.5 지원이 거의 완성되었다.[62]

3. 사용 방법

OpenACC의 주요 프로그래밍 방식은 OpenMP 3.x 버전이나 초기 OpenHMPP와 유사하게 지시어이다.[29] C 언어에서는 "openacc.h", Fortran에서는 "openacc_lib.h"를 포함시킨 후 ''acc_init()'' 함수를 호출하여 런타임 라이브러리를 초기화하고 사용할 수 있다.[30]

3. 1. 지시어 (Directives)

OpenACC는 광범위한 프라그마(지시어) 목록을 정의한다.[31]

```c

#pragma acc parallel

#pragma acc kernels

```

위 두 지시어는 가속기에서 실행될 병렬 계산 커널(여기서 커널은 운영체제의 핵심 부분이 아닌, 가속기에서 실행되는 계산 프로그램을 의미한다)을 정의하는 데 사용되며, 서로 다른 의미를 갖는다.[32][33]

```c

#pragma acc data

```

위 지시어는 데이터를 가속기로 복사하거나 가속기에서 데이터를 복사하는 것을 정의하는 주요 지시어이다.

```c

#pragma acc loop

```

위 지시어는 `parallel` 또는 `kernels` 영역에서 병렬 처리 유형을 정의하는 데 사용된다.

```c

#pragma acc cache

#pragma acc update

#pragma acc declare

#pragma acc wait

3. 2. 런타임 API

OpenACC는 장치 관리, 비동기 작업 제어, 메모리 관리 등을 수행하기 위한 런타임 API 함수를 제공한다. 주요 함수는 다음과 같다.

  • `acc_get_num_devices()`: 사용 가능한 장치의 수를 반환한다.
  • `acc_set_device_type()`: 사용할 장치 유형을 설정한다.
  • `acc_get_device_type()`: 현재 설정된 장치 유형을 반환한다.
  • `acc_set_device_num()`: 사용할 장치의 번호를 설정한다.
  • `acc_get_device_num()`: 현재 설정된 장치의 번호를 반환한다.
  • `acc_async_test()`: 지정된 비동기 작업이 완료되었는지 확인한다.
  • `acc_async_test_all()`: 모든 비동기 작업이 완료되었는지 확인한다.
  • `acc_async_wait()`: 지정된 비동기 작업이 완료될 때까지 기다린다.
  • `acc_async_wait_all()`: 모든 비동기 작업이 완료될 때까지 기다린다.
  • `acc_init()`: OpenACC 런타임을 초기화한다.
  • `acc_shutdown()`: OpenACC 런타임을 종료한다.
  • `acc_on_device()`: 코드가 지정된 장치에서 실행 중인지 확인한다.
  • `acc_malloc()`: 지정된 장치에 메모리를 할당한다.
  • `acc_free()`: 지정된 장치에 할당된 메모리를 해제한다.


OpenACC는 일반적으로 대상 장치에 대한 작업 구성을 처리하지만, 갱(gang)과 워커(worker)를 사용하여 이를 재정의할 수 있다. 갱은 워커로 구성되며, 여러 처리 요소에서 작동한다( OpenCL의 작업 그룹과 유사).

참조

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[2] 웹사이트 OpenACC standard version 2.5 https://www.openacc.[...] 2017-06-02
[3] 웹사이트 How does the OpenACC API relate to the OpenMP API? http://www.openacc.o[...] 2014-01-14
[4] 웹사이트 How did the OpenACC specifications originate? http://www.openacc.o[...] 2014-01-14
[5] 웹사이트 The OpenMP Consortium Releases First Technical Report http://openmp.org/wp[...] 2014-01-14
[6] 웹사이트 OpenMP at SC12 http://openmp.org/wp[...] 2014-01-14
[7] 웹사이트 OpenACC Group Reports Expanding Support for Accelerator Programming Standard https://web.archive.[...] 2014-01-14
[8] 웹사이트 OpenACC Version 2.0 Posted for Comment http://www.openacc.o[...] 2014-01-14
[9] 웹사이트 OpenACC 2.0 Spec {{!}} www.openacc.org https://web.archive.[...] 2016-03-23
[10] 웹사이트 OpenACC Standards Group Announces Release of the 2.5 Specification; Member Vendors Add Support for ARM & x86 as Parallel Devices {{!}} www.openacc.org https://archive.toda[...] 2016-03-22
[11] 웹사이트 What's new in OpenACC 2.6? {{!}} OpenACC https://www.openacc.[...] 2018-05-01
[12] 웹사이트 What's new in OpenACC 2.7! {{!}} OpenACC https://www.openacc.[...] 2019-01-07
[13] 웹사이트 The OpenACC© Application Programming Interface https://www.openacc.[...] 2023-12-13
[14] 웹사이트 OpenACC Standard to Help Developers to Take Advantage of GPU Compute Accelerators https://web.archive.[...] 2014-01-14
[15] 웹사이트 OpenUH Compiler https://web.archive.[...] 2014-03-04
[16] 웹사이트 OpenARC Compiler http://ft.ornl.gov/r[...] 2014-11-04
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[18] 웹사이트 Omni Compiler https://omni-compile[...] 2019-11-18
[19] Citation Omni Compiler for C and Fortran programs with XcalableMP and OpenACC directives: omni-compiler/omni-compiler https://github.com/o[...] omni-compiler 2019-11-17
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[68] 웹인용 Nvidia, Cray, PGI, and CAPS launch ‘OpenACC’ programming standard for parallel computing http://www.theinquir[...] 2020-03-04
[69] 웹인용 OpenACC standard version 2.5 https://www.openacc.[...] 2017-06-02


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