インテル® Advisor 導入ガイド

環境の設定

インテル® Advisor を起動してプロジェクトを作成

起動するには以下の操作を行います。

• インテル® Parallel Studio XE/インテル® Advisor スタンドアロン GUI:
  • Linux*: advixe-gui コマンドを実行します。
  • Windows*: Microsoft* Windows* の [すべてのアプリ] 画面から、[Intel Parallel Studio XE 201n] > [Intel Advisor 201n] を選択します。
• インテル® System Studio /インテル® Advisor スタンドアロン GUI: IDE メニューから、[Tools] > [Intel Advisor] > [Launch Intel Advisor] を選択します。
• Visual Studio* IDE のインテル® Advisor 統合: Visual Studio* IDE でソリューションを開きます。

インテル® Advisor のプロジェクトを作成するには、以下の操作を行います。

1. 次のいずれかを行います。
   • スタンドアロン GUI: [ファイル] > [新規] > [プロジェクト…] を選択して、[プロジェクトを作成] ダイアログボックスを開きます。[プロジェクト名] と [場所] 指定して、[プロジェクトの作成] ボタンをクリックすると [プロジェクトのプロパティー] ダイアログボックスが開きます。
   • Visual Studio* IDE: [プロジェクト] > [Intel Advisor 201n] を選択して、[プロジェクトのプロパティー] ダイアログボックスを開きます。
2. [解析ターゲット] タブの左で、[サーベイ・ホットスポット解析] タイプが選択されていることを確認します。(バイナリー/シンボル検索とソース検索ディレクトリーの設定は、ベクトル化アドバイザーではオプションです。)

サーベイ解析の実行

アプリケーション実行中にサーベイデータの実行を制御するには、[ベクトル化ワークフロー] の [サーベイターゲット] にある、 をクリックします。サーベイが完了すると、インテル® Advisor は次のような [サーベイレポート] を表示します。

最も重要なデータに注目できるように、次のような多くのコントロールが用意されています。

ループの調査

すべてのループが適切にベクトル化され、パフォーマンス目標に到達したら、作業完了です。

いくつかのループがベクトル化されず、パフォーマンス目標に到達していない場合は、以下を考慮してください。

1. インテル® Advisor のさまざまな機能を使用してアプリケーションのパフォーマンスを向上させます。
   • [パフォーマンスの問題] カラムと関連する [推奨事項] タブの情報
     

     スクリーンショットの右側には、ループに関する各種推奨事項がリスト表示されています。左の展開/折りたたみ可能な推奨事項には、ベクトル長やトリップカウントなど解析されたループ固有の情報が表示されます。推奨アイコン中の横棒の数 (最大 3 本) は、この推奨の修正すべき確度を示します。

   • インテル® Advisor のヘルプの「サーベイ解析を実行した後にすべきことは?」 (英語) に示される推奨。
   • さらに詳しく調査するオプションの依存関係とメモリー・アクセス・パターン (MAP) 解析。
2. 変更したコードをリビルドします。
3. すべてのループが適切にベクトル化され、パフォーマンス目標に到達したことを検証するため、サーベイ解析を再度実行します。

ルーフライン・グラフについて

[ルーフライン] グラフは、マシンが 達成可能な最大パフォーマンスに対し、アプリケーションが達成したパフォーマンスと演算強度 を表示します。

• 演算強度 (x 軸) – CPU/VPU とメモリー間で転送された、ループ/関数アルゴリズムに基づくバイトあたりの浮動小数点操作 (FLOP) または整数操作 (INTOP) の数です。
• パフォーマンス (y 軸) – 1 秒あたりのギガ単位の浮動小数点操作の数 (GFLOPS)、または 1 秒あたりのギガ単位の整数操作の数 (GINTOPS) です。

一般に次のことが言えます。

• [ルーフライン] グラフの点の大きさと色は、各ループ/関数の相対的な実行時間を示します。大きな赤い点は最も時間を消費しているため、最適化の最良の候補となります。小さな緑の点は消費時間が少ないため、最適化する必要はないと考えられます。
• [ルーフライン] グラフの斜線は、最適化なしではループ/関数がパフォーマンスを向上できない、メモリー帯域幅の上限を示します。例えば、[L1 帯域幅] ルーフラインは、ループが常に L1 キャッシュにヒットする場合に、ある演算強度で実行可能な最大ワーク量を示します。データセットによりループが頻繁に L1 キャッシュをミスする場合、ループは L1 の速度の恩恵を受けられず、実際にヒットする速度が遅い L2 キャッシュの制限を受けます。そのため、ループを示す点 (ドット) は、[L2 帯域幅] ルーフライン下に表示されます。
• [ルーフライン] グラフの水平線は、最適化なしではループ/関数がパフォーマンスを向上できない、計算能力の上限を示します。例えば、[スカラー加算ピーク] は、これらの状況下でスカラーループが実行可能な加算命令のピーク数を示します。[ベクトル加算ピーク] は、これらの状況下でベクトル化されたループが実行可能な加算命令のピーク数を示します。ループがベクトル化されていない場合、ループを示す点は [スカラー加算ピーク] ルーフラインの下に表示されます。
• 最上位のルーフラインはマシンの最大能力を示すため、点がこれらのルーフラインを超えることはありません。しかし、すべてのループがマシンの最大能力を活用できるわけではありません。
• 点と達成可能な最上位のルーフとの距離が遠いほど、パフォーマンス向上の可能性は高くなります。

次の [ルーフライン] グラフでは、ループ A と G (大きな赤い点)、そして B (小さな黄の点) が最適化の最良の候補となります。ループ C、D、E (小さな緑の点)、および H (黄の点) は、改善の余地がわずかであるため最適化に適していません。

インテル® Advisor の基本ルーフライン・モデルである、キャッシュ対応のルーフライン・モデル (CARM) は、セルフデータ機能を提供します。コールスタック付きのインテル® Advisor のルーフラインは、合計データ機能により基本モデルを拡張します。

• セルフデータは、ループ/関数自身に関連するメモリーアクセス、FLOP、および期間のみを示します。それらから呼び出されるほかのループ/関数で発生したデータは除外されます。
• 合計データは、ループ/関数自身とそこから呼び出される関数/ループからのデータの合計を示します。

コールスタック付きのルーフラインの合計データは次のような場合に有用です。

• ループや関数そのものではなく、ループや関数のソースを調査する場合。
• 呼び出される状況により動作が異なるループ/関数の正確なデータを取得したい場合。
• 小さなループ/関数によるパフォーマンス低下の原因の可能性である、呼び出しチェーンの上位にある設計の問題を明らかにする場合。

次の [ルーフライン] グラフは、コールスタック付きのルーフラインによってもたらされる追加の利点を示します:

• 選択されたループ/関数の呼び出しチェーン全体 (呼び出し先は除外) を、ナビゲーション可能な色分けされた [コールスタック] ペインに示します。
• 視覚的なインジケーター (矢印) でループと関数の関係 (呼び出し側と呼び出し先) を示します。
• いくつかの小さなループを 1 つにまとめて、多数の点 (ドット) があるグラフを単純化できます。

  セルフデータを持たないループ/関数は、展開されるとグレー表示になり、折りたたむとカラー表示になります。セルフデータを含むループ/関数は、展開されるとデータに適した座標、サイズ、およびカラーで表示されますが、合計時間に関連するサイズは薄いグレーで表示されます。そのようなループ/関数が折りたたまれると、それらは合計時間に適したサイズとカラーで表示され、該当する場合は合計パフォーマンスと合計演算強度が反映されます。

[ルーフライン] グラフのコールスタック付きのルーフライン拡張を作成、表示、および解釈する方法の詳細については、「コールスタック付きルーフライン」 (英語) を参照してください。

[ルーフライン] グラフの表示にはいくつかのコントロールがあります。

重要なデータに注目するのに役立つ次のようなコントロールがあります。

環境の設定

インテル® Advisor を起動してプロジェクトを作成

インテル® Advisor を起動するには、以下の操作を行います。

• インテル® Parallel Studio XE/インテル® Advisor スタンドアロン GUI:
  • Linux*: advixe-gui コマンドを実行します。
  • Windows*: Microsoft* Windows* の [すべてのアプリ] 画面から、[Intel Parallel Studio XE 201n] > [Intel Advisor 201n] を選択します。
• インテル® System Studio /インテル® Advisor スタンドアロン GUI: IDE メニューから、[Tools] > [Intel Advisor] > [Launch Intel Advisor] を選択します。
• Visual Studio* IDE のインテル® Advisor 統合: Visual Studio* IDE でソリューションを開きます。

インテル® Advisor のプロジェクトを作成:

1. 次のいずれかを行います。
   • スタンドアロン GUI: [ファイル] > [新規] > [プロジェクト…] を選択して、[プロジェクトを作成] ダイアログボックスを開きます。[プロジェクト名] と [場所] 指定して、[プロジェクトの作成] ボタンをクリックすると [プロジェクトのプロパティー] ダイアログボックスが開きます。
   • Visual Studio* IDE: [プロジェクト] > [Intel Advisor 201n] を選択して、[Project Properties…] を選択し、[プロジェクトのプロパティー] ダイアログボックスを開きます。
2. [解析ターゲット] タブの左で、[サーベイ・ホットスポット解析] タイプが選択され、適切なパラメーターが設定されていることを確認します。
3. ほかの解析タイプとタブで適切なパラメーターを設定します (バイナリー/シンボル検索とソース検索ディレクトリーの設定は、ベクトル化アドバイザーではオプションです)。

ルーフライン解析の実行

[ベクトル化ワークフロー] の [ルーフライン] にある をクリックして、ターゲット・アプリケーションを実行します。完了すると、インテル® Advisor は [ルーフライン] グラフを表示します。

ルーフラインとコールスタック機能を実装するには、次の手順を実行します。

1. [コールスタック付き] チェックボックスをオンにしてルーフライン解析を実行します。完了すると、インテル® Advisor は [ルーフライン] グラフを表示します。
2. [ルーフライン] グラフで、 [コールスタック付き] を有効にします。

ループの調査

すべてのループが適切にベクトル化され、パフォーマンス目標に到達したら、作業完了です。

いくつかのループがベクトル化されず、パフォーマンス目標に到達していない場合は、以下を考慮してください。

1. [ルーフライン] グラフの表示を解釈するため、関連するインテル® Advisor のビューを参照します。例えば、[サーベイサポート] の [ベクトル化されたループ]、[効率] または、[コード解析] タブのデータを確認します。
2. インテル® Advisor のさまざまな機能を使用してアプリケーションのパフォーマンスを向上させます。
   • [パフォーマンスの問題] カラムと関連する [推奨事項] タブの情報。
     

     右側の目次には、ループに関する各種推奨事項がリスト表示されています。左の展開/折りたたみ可能な推奨事項には、ベクトル長やトリップカウントなど解析されたループ固有の情報が表示されます。推奨アイコン中の横棒の数 (最大 3 本) は、この推奨を修正すべき確度を示します。

   • [ベクトル化できない理由] カラムと関連する [ベクトル化できない理由] タブの情報。
   • インテル® Advisor のヘルプの「サーベイ解析を実行した後にすべきことは?」 (英語) に示される推奨。

さらに詳しい情報が必要であれば、次の調査を続行します。

1. カラムで、より詳細に解析するためループ/関数をマーク (選択) します。
2. さらに、コンパイラーが依存関係を仮定しループ/関数をベクトル化しなかった理由を調査するため依存関係解析を実行し、コストの高いメモリー命令を特定するためメモリー・アクセス・パターン (MAP) 解析を実行します。

依存関係解析の実行

依存関係解析を実行するには次の操作を行います。

1. [サーベイレポート] の カラムで、さらに詳しく解析するためベクトル化されていないループをマーク (選択) します。
2. アプリケーション実行中に依存関係データを収集するには、[ベクトル化ワークフロー] の [依存関係の確認] にある、 をクリックします。

インテル® Advisor はデータ収集後、次のような依存関係に注目した [リファインメント・レポート] を表示します。

最も重要なデータに注目できるように、次のような多くのコントロールが用意されています。

[依存関係レポート] は以下を示します。

• ワークロードに実際の依存関係がないこと。この場合、インテル® Advisor のガイドに従って、コンパイラーに安全にベクトル化できることを知らせます。
• アンチ依存 (読み取り後の書き込み依存、または WAR とも呼ばれる) があること。この場合、インテル® Advisor のガイドに従ってベクトル化を有効にします。

コードを改善するためのガイドは、インテル® Advisor の [推奨事項] タブとインテル® Advisor ユーザーガイドの「サーベイ解析を実行した後にすべきことは?」 (英語) にあります。コードが改善されたら以下を行います。

1. 必要に応じてメモリー・アクセス・パターン (MAP) 解析を実行します。
2. 変更したコードをリビルドします。
3. ルーフライン解析を実行して、アプリケーションが正しく動作し、すべてのテストケースをパスし、すべてのループが適切にベクトル化され、パフォーマンス目標に到達したことを確認します。

メモリー・アクセス・パターン (MAP) 解析の実行

メモリー・アクセス・パターン (MAP) 解析を実行するには次の操作を行います。

1. [サーベイレポート] の カラムで、さらに詳しく解析するためベクトル化されていないループをマーク (選択) します。
2. アプリケーション実行中に MAP データの収集を制御するには、[ベクトル化ワークフロー] の [メモリー・アクセス・パターンの確認] にある、 をクリックします。

インテル® Advisor はデータ収集後、次のような MAP に注目した [リファインメント・レポート] を表示します。

コードを改善するためのガイドは、インテル® Advisor の [推奨事項] タブとインテル® Advisor ユーザーガイドの「サーベイ解析を実行した後にすべきことは?」 (英語) にあります。コードが改善されたら以下を行います。

1. 変更したコードをリビルドします。
2. 再度ルーフライン解析を実行して、アプリケーションが正しく動作し、すべてのテストケースをパスし、すべてのループが適切にベクトル化され、パフォーマンス目標に到達したことを確認します。

環境の設定

インテル® Advisor を起動してプロジェクトを作成

インテル® Advisor を起動するには、以下の操作を行います。

• インテル® Parallel Studio XE/インテル® Advisor スタンドアロン GUI:
  • Linux*: advixe-gui コマンドを実行します。
  • Windows*: Microsoft* Windows* の [すべてのアプリ] 画面から、[Intel Parallel Studio XE 201n] > [Intel Advisor 201n] を選択します。
• インテル® System Studio /インテル® Advisor スタンドアロン GUI: IDE メニューから、[Tools] > [Intel Advisor] > [Launch Intel Advisor] を選択します。
• Visual Studio* IDE のインテル® Advisor 統合: Visual Studio* IDE でソリューションを開きます。

インテル® Advisor のプロジェクトを作成します。

1. 次のいずれかを行います。
   • スタンドアロン GUI: [ファイル] > [新規] > [プロジェクト…] を選択して、[プロジェクトを作成] ダイアログボックスを開きます。[プロジェクト名] と [場所] 指定して、[プロジェクトの作成] ボタンをクリックすると [プロジェクトのプロパティー] ダイアログボックスが開きます。
   • Visual Studio* IDE: [プロジェクト] > [Intel Advisor 201n] を選択して、[プロジェクトのプロパティー] ダイアログボックスを開きます。
2. [解析ターゲット] タブの左で、[サーベイ・ホットスポット解析] タイプが選択され、適切なパラメーターが設定されていることを確認します。
3. ほかの解析タイプとタブで適切なパラメーターを設定します(スレッド化アドバイザーでは、バイナリー/シンボル検索とソース検索ディレクトリーの設定が必要です)。

サーベイ解析の実行

アプリケーション実行中にサーベイデータを収集するには、[スレッド化ワークフロー] の [サーベイターゲット] にある、 をクリックします。結果を基に、スレッドを使用した並列化の候補を見つけます。

ループの調査

[セルフ時間] と [合計時間] に関して、最もホットなループに注目します。これらのループを最適化することで、最も多くの利点が得られます。[合計時間] が突出している最外ループは、多くの場合スレッド並列処理の候補となります。最内ループとそれに近いループは、多くの場合ベクトル化の候補です。

ソースにアノテーションを挿入

スレッドによる並列実行を可能にする並列フレームワークと置き換え可能な候補となる場所にアノテーション・マークを挿入します。

インテル® Advisor の主なアノテーション・タイプは以下の場所をマークします。

• 並列サイト。並列サイトとは、並列に実行する可能性があるタスクを 1 つ以上含むコード領域のことであり、ワークを分散するため 1 つ以上の並列スレッドで実行します。効率良い並列サイトは、一般にアプリケーションの実行時間を消費するホットスポットを含んでいます。頻繁に実行される命令を同時に実行できる異なるタスクに分散するため、最良の並列サイトは通常ホットスポットにはありませんが、呼び出しツリーの上位にあります。
• 並列サイト内の 1 つ以上の並列タスク。タスクは、データを含む実行時間を消費するコード領域であり、ワークを分散するため 1 つ以上の並列スレッドで実行できます。
• 同期ロック。並列アプリケーションでデータへの相互排他アクセスが必要な場所を示します。

インテル® Advisor のユーザーガイドには、エディターにコピーできるアノテーションを含むサンプル・ソースコードが用意されています。

アノテーションを挿入後、アプリケーションをリリースモードで再ビルドします。

スータビリティー解析の実行

アプリケーション実行中にスータビリティー・データを収集するには、[スレッド化ワークフロー] の [スータビリティーの確認] にある、 をクリックします。

[スータビリティー・レポート] は、挿入されたアノテーションと次のようなモデル化パラメーターに基づいて、アプリケーションの最大スピードアップを予測します。

• 異なるハードウェアと並列フレームワーク
• 異なるトリップカウントと実行時間
• 並列フレームワークのコードをアプリケーションに実装する際の、並列化のオーバーヘッド、ロックの競合、またはタスクのチャンクに関連した対応

結果を基に、スレッド並列処理の最良の候補を見つけます。

依存関係解析の実行

アプリケーション実行中に依存関係データを取得するには、[スレッド化ワークフロー] の [依存関係の確認] にある、 をクリックします。予測される最大スピードアップによって労力を正当化できる場合、この結果情報を基にデータ共有の問題を解決します。

アプリケーションのパフォーマンスを向上

予測される最大スピードアップによってアプリケーションをスレッド化する労力を正当化できる場合、次の作業を行います。

1. 提案された並列化の変更に関して、開発者/設計者による設計とコードレビューを行います。
2. インテル® スレッディング・ビルディング・ブロック (インテル® TBB)、OpenMP*、Microsoft* タスク並列ライブラリー (TPL) など、アプリケーションの並列プログラミング・フレームワーク (スレッド化モデル) を選択します。
3. ビルド環境に並列フレームワークを追加します。
4. 共有データリソースへのアクセスを同期するため、インテル® TBB や OpenMP* ロックなどの並列フレームワークのコードを追加します。
5. 並列タスクを生成する並列フレームワーク・コードを追加します。

選択した並列フレームワークから適切な並列コードを追加したら、インテル® Advisor のアノテーションは、コメントアウト、置換、またはそのままにすることができます。

共有ドライブがない場合

ターゲット・アプリケーション (バイナリー、シンボル情報、ソースコードなど) を macOS* マシンからアクセス可能なリモートドライブに配置できない場合は、次の手順に従ってください。

1. macOS* マシンにインテル® Advisor GUI のみをインストールします。
2. リモートマシンにインテル® Advisor をインストールします。CLI のみを使用してデータを収集する場合、フルパッケージまたはパッケージの一部 (CLI のみなど) をインストールできます。
3. リモートマシン上での操作:
   • 最も正確で完全な解析結果を得られる設定を使用して、リリースモードでアプリケーションの最適化されたバイナリーをビルドします。設定の詳細については、「解析を始める前に」をご覧ください。
   • 環境を設定した後、インテル® Advisor を起動してプロジェクトを作成し、目的のデータを収集します。詳しい手順については、このドキュメントのワークフローを参照してください。
   • 収集したデータのスナップショットを作成するには、次の手順のいずれかを実行します。
     • GUI で アイコンをクリックします。詳細については、インテル® Advisor ユーザーガイドの「読み取り専用の結果スナップショットを作成」をご覧ください。
     • CLI で、advixe-cl -snapshot コマンドを使用します。コマンドラインの例は、このドキュメントの「インテル® Advisor のワークフローを自動化」をご覧ください。

     ソースとバイナリーの両方を zip アーカイブファイルに含めてください。

   • 結果ファイル .advixeexpz を macOS* マシンにコピーします。
4. macOS* マシン上での操作:
   • 次のいずれかの source コマンドを実行して環境を設定します。
     source <advisor-install-dir>/advixe-vars.csh
     または
     source <advisor-install-dir>/advixe-vars.sh
   • インテル® Advisor を起動します。
   • [File] > [Open] > [Result] メニューオプションから、結果ファイル .advixeexpz を開きます。

共有ドライブがある場合

ターゲット・アプリケーション (バイナリー、シンボル情報、ソース) を macOS* マシンからアクセス可能なリモートドライブに配置できる場合は、次の手順に従ってください。

1. macOS* マシンにインテル® Advisor GUI のみをインストールします。
2. リモートマシンにインテル® Advisor をインストールします。CLI のみを使用してデータを収集する場合、フルパッケージまたはパッケージの一部 (CLI のみなど) をインストールできます。
3. 共有ドライブでの操作: 最も正確で完全な解析結果を得られる設定を使用して、リリースモードでアプリケーションの最適化されたバイナリーをビルドします。設定の詳細については、「解析を始める前に」をご覧ください。
4. リモートマシン上での操作:
   • 環境を設定してインテル® Advisor を起動します。詳しい手順については、このドキュメントのほかのワークフローを参照してください。
   • [File] > [Options] > [Result Location] に、結果を格納する共有ドライブを設定します。
   • 共有ドライブを使用するプロジェクトを作成して目的のデータを収集します。詳しい手順については、このドキュメントのほかのワークフローを参照してください。
5. macOS* マシン上での操作:
   • 次のいずれかの source コマンドを実行して環境を設定します。
     source <advisor-install-dir>/advixe-vars.csh
     または
     source <advisor-install-dir>/advixe-vars.sh
   • インテル® Advisor を起動します。
   • [File] > [Open] > [Result] メニューオプションから、共有ドライブの .advixeexp ファイルを開きます。

環境の設定

コマンドライン

このセクションでは、インテル® Advisor CLI の使用方法を説明します。GUI の代わりにインテル® Advisor CLI を使用する利点は、自動化またはバックグラウンド・タスクの一部としてデータ収集と解析を行い、その結果を利用したいときに CLI レポート (または GUI) で表示できることです。

以下に典型的なインテル® Advisor CLI の手順を示します。

MPI

このセクションでは、MPI 環境でインテル® Advisor を使用する方法を説明します。

MPI 解析はインテル® Advisor の CLI でのみ実行できます。結果はいくつかの方法で表示できます。

• クラスター環境にインテル® Advisor GUI がインストールされている場合、GUI から結果を開きます。
• クラスターノード上にインテル® Advisor GUI がインストールされていない場合、結果ディレクトリーをインテル® Advisor GUI がインストールされている別のマシンにコピーして開きます。
• クラスターノードで結果を参照するには、インテル® Advisor のコマンドライン・レポートを使用します。

mpirun、mpiexec、または利用する MPI バッチジョブ管理と advixe-cl コマンドを使用して、解析を開始します。mpirun の -gtool オプションも利用できます。詳細は、『インテル® MPI ライブラリー・リファレンス・マニュアル』 (インテル® ソフトウェア・ドキュメンテーション・ライブラリー (英語) で入手可能) をご覧ください。

以下に典型的なインテル® Advisor MPI タスクの例を示します。