Analyse de performances avec HPM

Vue d'ensemble

HPM (Hardware Performance Monitor) est un ensemble d'outils permettant de mesurer les performances d'un programme Fortran, C ou C++ sur une machine IBM SP. Il permet d'accéder directement aux informations issues des compteurs hardware de la machine (nombre de cycles, nombre d'opérations flottantes, cache miss, etc.). Il possède trois composantes :

hpmcount est une commande dont le but est de mesurer les performances globales d'un programme. Le résultat des mesures est imprimé sur la sortie standard ou redirigé vers un fichier en fin d'exécution du programme.
libhpm est une bibliothèque de procédures permettant à l'utilisateur de focaliser les mesures sur les parties du code qu'il souhaite instrumenter (ex. fonctions, sous-programmes, boucles,etc.) . En fin d'exécution, le résultat des mesures est enregistré dans deux fichiers. Le premier suffixé par .hpm est un fichier texte, le second suffixé par .viz doit être visualisé avec l'outil peekperf (anciennement hpmviz).
La bibliothèque libhpm définit trois types d'appels :
- appels d'initialisation et de terminaison de l'environnement HPM :
  - en C et C++ : hpmInit(), hpmTerminate().
  - en Fortran : f_hpminit(), f_hpmterminate().
- appels de début et fin d'enregistrement des mesures pour les programmes monoprocesseurs ou parallèles MPI et appelable hors région parallèle pour les programmes parallèles multi-tâches utilisant OpenMP ou les Pthreads :
  - en C et C++ : hpmStart(), hpmStop().
  - en Fortran : f_hpmstart(), f_hpmstop().
- appels de début et fin d'enregistrement des mesures appelables dans une région parallèle (uniquement pour les programmes parallèles multi-tâches), non fonctionnel à la date du 23/04/2010 :
  - en C et C++ : hpmTstart(), hpmTstop().
  - en Fortran : f_hpmtstart(), f_hpmtstop().
L'utilisation de ces appels nécessite l'inclusion du fichier entête :
Attention : dans un programme Fortran, le nom des procédures appelées doit impérativement apparaître en minuscules et à la compilation, le fichier doit passer par le préprocessseur C. C'est automatique pour les programmes suffixés par F, F90 ou F03 mais dans les autres cas, cela nécessite l'utilisation de l'option -qsuffix=cpp=suffix ou suffix est le suffixe du programme source (i.e. f90, f ou f03).
peekperf est une interface graphique qu'on lance après l'execution, qui permet lire un ou plusieurs fichiers .viz et affiche, sous forme de tableaux, les performances relatives aux différentes régions instrumentées dans l'application.

Utilisation

Partant d'exemples simples, nous allons montrer pas à pas comment utiliser HPM/libhpm pour mesurer et interpréter les performances globales ou partielles des programmes :

monoprocessus séquentiels (cas des programmes non parallèles),
multi-processus (cas des programmes parallèles MPI).
monoprocessus multi-tâches (cas des programmes parallèles OpenMP),

Notes

Pour mesurer et analyser les performances de programmes parallèles hybrides (à la fois multi-processus et multi-tâches), il suffit de combiner les deux derniers points ci-dessus.
L'utilisation explicite d'appels à des fonctions de la librairie libhpm dans un programme exclut l'exécution de celui-ci sous la commande hpmcount.
Il existe un jeu de variables d'environnement parfois utiles pour modifier les paramètres HPM pris par défaut tel que le choix des événements instrumentés dans un programme.
Pour de plus amples informations, l'utilisateur est invité à consulter la documentation du constructeur et/ou à contacter l'équipe Support aux Utilisateurs de l'IDRIS.

Analyse de performances avec HPM

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Utilisation

Notes

© CNRS - IDRIS, 23/04/2012