Print indd

Keywords: GNU OpenMP library
·
Emulation platform
Synchronization barrier optimization
Generic middle-ware optimization
1
Introduction
For almost 20 years, high performance computing systems are made of several
computing elements (typ. processors) implemented on the same die, called multi-
processors system-on-chip (MPSoC). MPSoCs incorporate more and more com-
puting units and presently reach several hundreds of cores. In this case, they
are refereed to as manycores. Examples of this kind of chip are the Tile-Gx72 of
Tilera that embeds 72 cores [
4
], or the MPPA of Karlay integrating 256 cores [
2
].
To benefit from these highly parallel manycore architectures, the software
has to be parallelized. Parallelizing an initially sequential software code consists
c
 Springer International Publishing AG, part of Springer Nature 2018
M. Berekovic et al. (Eds.): ARCS 2018, LNCS 10793, pp. 57–69, 2018.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-77610-1
_
5

---

58
M. France-Pillois et al.
in dividing the program into several sub-tasks. These sub-tasks have to exchange
data to achieve the required service. To ensure data integrity, the inter-task com-
munication requires synchronization operations such as synchronization barrier.
To ease the parallelization process, some “user-friendly” libraries came-up,
like the OpenMP standard, allowing programmers to parallelize programs just
by adding specific preprocessor directives. Interpreting these primitives, the com-
piler can then produce a parallelized program split into several sub-tasks syn-
chronized with each other. Synchronization mechanisms are managed by the
library. Users don’t have to worry about them.
The first step to optimize fine grain software mechanisms is to get repre-
sentative runtime behaviors. Indeed to solve slowdowns implies to get accurate
measurements of the time spent in the different phases of these mechanisms.
Thanks to an ad-hoc designed non-intrusive measurement tool chain, we are
able to analyze the GNU implementation of OpenMP standard on a fully coher-
ent shared memory MPSoC platform. This accurate study reveals a sub-optimal
library code, starting point to an improvement proposal.
The rest of this paper is organized as followed. Section
2
exposes main cat-
egories of solutions proposed to reduce synchronization mechanisms slowdowns.
In Sect.
3
, we describe the OpenMP library and its synchronization barrier
mechanism. Then, Sect.
4
presents the experimentation environment and the
methodology set-up to study the synchronization slowdown issues. Section
5
details the GNU OpenMP synchronization barrier study and the cross-platform
optimization.