C помощью системы автоматизированного распараллеливания SAPFOR были распараллелены тесты производительности из пакета NAS Parallel Benchmarks, нацеленные на проверку возможностей высокопараллельных суперкомпьютеров. Было выполнено распараллеливание последовательных версий тестов, написанных на языке Си [1]. Тесты были разработаны в рамках программы NASA Numerical Aerodynamic Simulation Program и поддерживаются в NASA Advanced Supercomputing (NAS) Division. Было выполнено автоматизированное распараллеливание следующих тестов:

• CG (Conjugate Gradient) – Приближение к наименьшему собственному значению большой разреженной симметричной положительно определенной матрицы с использованием метода обратной итерации вместе с методом сопряженных градиентов в качестве подпрограммы для решения СЛАУ.
• EP (Embarrassingly Parallel) – Генерация независимых нормально распределенных случайных величин при помощи Marsaglia polar метода.
• BT (Block Tridiagonal) и LU (Lower-Upper) – Решают синтетическую систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных (3-х мерная система уравнений Навье-Стокса для сжимаемой жидкости или газа), используя два алгоритма: блочная трехдиагональная схема с методом переменных направлений (BT) и метод симметричной последовательной верхней релаксации (алгоритм SSOR, задача LU).

Для каждой задачи существует набор входных данных. Данный набор определяется классом теста. Всего существует 7 классов: S и W – задают очень маленькие входные данные, используются в основном для тестирования и отладки во время разработки; A, B, и С – задают маленькие, средние и большие входные данные, которые предназначены для тестирования одного узла; D и E – задают очень большие и огромные входные данные, которые предназначены для тестирования нескольких узлов.

В циклах тестов CG, EP  нет зависимостей по данным. В циклах тестов LU, BT присутствуют регулярные зависимости по данным, так как в основном алгоритме используется метод попеременных направлений (BT) и метод последовательной верхней релаксации (LU), который образует зависимость по трем измерениями массива.

В процессе распараллеливание под руководством пользователя с помощью системы SAPFOR тесты были приведены к потенциально параллельному виду, для которого возможно автоматическое распараллеливания с помощью автоматически распараллеливающего компилятора входящего в состав системы SAPFOR.

В Таблице 1 представлены времена выполнения распараллеленных тестов:

• Последовательные версии исходных тестов, выполненных на одном ядре процессора Intel Xeon E5 1660 v2.
• Параллельные версии тестов, написанные на  языке Fortran-DVMH,  выполненные на NVIDIA GTX Titan (поколения Kepler).
• Параллельные версии тестов, написанные на  языке Fortran-DVMH,  выполненные на 6-ти ядерном процессоре Intel Xeon E5 1660 v2 с включенным Hyper Threading (2 потока на ядро) и отключенным Turbo Boost.

Последовательные версии программ были скомпилированы с помощью Intel Fortran Compiler V19.0 c опциями -O3 -mcmodel=medium -shared-intel. Для компиляции СDVMH программ использовались:

• Intel Fortran Compiler V19.0 с опциями -O3 -no-scalar-rep -qopenmp;
• Intel C/C++ Compiler V19.0 с опциями -O3 -no-scalar-rep -qopenmp;
• NVIDIA Compiler V8.0 с опциями -arch=sm_35 -O3 -DCUDA_NO_SM_20_INTRINSICS.

В связи с отсутствием MPI-версий для программ, написанных на языке C, для сравнения приведены времена запусков версий программ на Fortran DVMH, написанных вручную и времена MPI-версий от разработчиков пакета программ. Последовательные C версии близки к оригинальным Фортран-версиям программ, времена последовательного выполнения также близки. Есть небольшое преимущество в выполнении последовательных С версий, которое связано, скорее, с особенностями реализации компиляторов с языка Си, чем с отличиями между исходными кодами версий. Это позволяет говорить о возможности сравнения ускорений получаемых для Фортран и Си версий программ между собой. На Рис. 1 приведено сравнение эффективности выполнения тестов распараллеленных с помощью MPI (Fortran), Fortran-DVMH и C-DVMH. Стоит отметить, что запуск MPI-версий тестов возможен только на определенных конфигурациях, в отличие от DVMH-версий, которые могут быть запущены на всех имеющихся ресурсах. При указании времени выполнения MPI-версий тестов в скобках также указана конфигурация запуска.

Таблица 1. Времена выполнения тестов NAS NPB 3.3

[1] Seo, S., Jo, G., Lee, J.: Performance Characterization of the NAS Parallel Benchmarks in OpenCL. In: 2011 IEEE International Symposium on. Workload Characterization (IISWC), pp. 137-148. (2011)