インテル® グラフィックスにおける GPGPU プログラミング その 1 – インテル® C for Media 開発環境の設定方法 –

インテル® C for Media コンパイラー (CMC) は、C for Media (以下、CM) プログラミング言語を実装するオープンソースのコンパイラーです。CM は、インテル® HD グラフィックス向けの新しい GPU カーネルのプログラミング言語です。CMC は、Linux および Windows システムでご利用いただけます。この記事では、Linux システムを使用して説明します。

Windows ユーザーにとって、インストールはとても簡単です。

  1. インテル® C for Media パッケージを入手します
  2. 任意のディレクトリーにパッケージを抽出します:
  3. 環境変数を設定します: INSTALLDIR = <install_dir>

Linux では、ライブラリー間にいくつかの差異があるため、少し工夫が必要です。早速、GPU カーネルプログラムを実行してみましょう。

ステップ 1: 環境の設定

以下を参考に、開発環境を設定します。

ハードウェア

インテル® グラフィックス第 9 世代以降を搭載した CPU が必要です。
この記事では、Kabylake を使用します。

ソフトウェア

任意のソフトウェアをご使用いただけます。
この記事では、以下のソフトウェアを使用します。

  • CentOS 7.6
  • CMake 3.12
  • GCC 8.2
  • git 1.8
  • make 3.82
  • Python 3.5

ステップ 2: CMC ツールチェーンのビルドおよびインストレーション

以下のパッケージを利用して、CMC を使用した GPU カーネルの開発を行います。

  • インテル® C for Media コンパイラー – GPU カーネルを作成するための、Clang ベースのオープンソースのコンパイラー
  • Libva – ビデオ処理向けにグラフィックス・ハードウェアのアクセラレーション機能へのアクセスを提供するオープンソースの Video Acceleration API (VA-API) 向けの実装
  • VA-API 向けのインテル® Media ドライバー – ユーザーモードのドライバー
  • OpenCL™ 向けのインテル® グラフィックス・コンパイラー – OpenCL™ 向けの LLVM ベースのコンパイラー

すべてのステップを処理しましょう。

libva のビルドおよびインストレーション

cmake ビルドシステムを使用して、このコンポーネントを簡単にビルドできます。

git clone https://github.com/intel/libva.git libva
cd libva
./autogen.sh --with-drivers-path=/opt/intel/mediasdk/lib64/ --prefix=/usr --libdir=/usr/lib64
make -j8
sudo make install
cd ..

 

VA-API 向けインテル® Media ドライバーのビルドおよびインストレーション

インテル® Media ドライバーも、cmake を使用して簡単にビルドできます。

git clone https://github.com/intel/media-driver.git media-driver
git clone https://github.com/intel/gmmlib.git
mkdir build && cd build
cmake ../media-driver
cmake --build  . -j `nproc`

 

これらのステップを実行したら、ドライバーと CM ランタイムがシステムにインストールされます。

  • ユーザーモードのドライバー:  
    /opt/intel/mediasdk/lib64
  • ランタイム・ライブラリー:  
    /usr/local/lib64
  • ランタイムヘッダー:  
    /usr/local/include/igfxcmrt

     

インテル® C for Media コンパイラーのビルドおよびインストレーション

-i パラメーターが指定する出力ディレクトリーに、コンパイラーをビルドします。ここでは、<cmc_install_dir> とします。これは後で使用します。

git clone https://github.com/intel/cm-compiler.git cm-compiler
cd cm-compiler
support/scripts/build.bash -d -c -p /usr/local/bin -i `pwd`/../bin

サンプルを含む test ディレクトリーを <cmc_install_dir> にコピーします。

cp test ../bin -r
cd ../bin

サンプル makefile の編集:

  • 最初の行から INCL まで CMC ランタイムヘッダーへのパスを追加します。
  • コンパイルコマンド内のランタイム・ライブラリー (igfxcmrt.so）へのパスを更新します。
  • HW_CMCFLAGS におけるコンパイラーのヘッダーへのパスを<cmc_install_dir>/include に変更します。
  • CMC コンパイラーのバイナリーへのパスを追加します。

これらには、以下のコマンドを使用することができます。

sed -i 's/-I$(CM_ROOT)\/runtime\/include/-I\/usr\/local\/include\/igfxcmrt\ -I\/usr\/include\/libdrm/' test/open_examples/Makefile.linux
sed -i "s@^CMC :=@CMC := `pwd`\/bin\/cmc\ #@" test/open_examples/Makefile.linux
sed -i "s@\$(CM_ROOT)/runtime/lib/x64/igfxcmrt64.so@/usr/local/lib64/libigfxcmrt.so@" test/open_examples/Makefile.linux

 

OpenCL™ 向けインテル® グラフィックス・コンパイラーのビルド

コンパイラーをクローンして、手順に沿ってビルドします。

git clone https://github.com/intel/intel-graphics-compiler.git igc
git clone -b release_80 https://github.com/llvm-mirror/llvm llvm_source
git clone -b release_80 https://github.com/llvm-mirror/clang llvm_source/tools/clang
git clone -b ocl-open-80 https://github.com/intel/opencl-clang llvm_source/projects/opencl-clang
git clone -b llvm_release_80 https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-LLVM-Translator llvm_source/projects/llvm-spirv
git clone https://github.com/intel/llvm-patches llvm_patches
mkdir build_igc
cd build_igc
cmake ../igc/IGC
cmake --build . -j `nproc`

このパッケージでは、Genx_IR ツールのみを使用するので、<cmc_install_dir>/bin へコピーします。

cp Release/Tools/GenX_IR ../bin/bin/

 

インストレーション

GPU カーネルプログラムには、2 通りの読み込みおよび実行方法が存在します。JIT コンパイルありの場合と、JIT コンパイルのなし場合に分かれます。

  • JIT コンパイルありの場合、OpenCL™ 向けインテル® グラフィックス・コンパイラーのビルドは必要ありませんが、github にて CM ランタイムとともに提供される Jitter ライブラリーが必要です。
    ※ ライブラリーは、gcc-4.8.2 でビルドされたバイナリーファイルとして提供されます。これを使用する場合、gcc-4.8.2 を使用して、すべての環境とコードをビルドする必要があります。
  • JIT コンパイルなしの場合、Jitter ライブラリーは必要ありませんが、ターゲットとなるアーキテクチャーを指定し、サンプルコードの LoadProgram 呼び出しに対する最後の引数として、nojitter を追加する必要があります。

この記事では、JIT コンパイルなしのケースを想定して紹介します。

ステップ 3: サンプルの実行

“nojitter” モード向けのサンプルの変更

インテル® C for Media コンパイラーのビルドおよびインストレーションで紹介した makefile のサンプルを編集します。

GEN_MODE 変数を作成し、ターゲット・プラットフォーム向けに設定します。ここでは、Kabylake ベースのグラフィックスを使用するので、KBL を設定します。

  1. HW_CMCFLAGS に以下のフラグを追加し、ターゲット・プラットフォームを指定します。
    • -Qxcm_jit_target=$(GEN_MODE)
    • -Qxcm_vme_arch=$(GEN_MODE)
  2. その他の便利なフラグを追加します。
    • -Qxcm (必須ではありませんが、追加することを推奨します。)
    • -Qxcm_opt_report (エラーのレポート)
    • -Qxcm_print_asm_count (アセンブリのインストラクションのカウントを出力します。)
  3. CMC およびランタイム・ライブラリーへのパスを更新します。
    以下は、これらのステップを行うためのサンプルになります。

    sed -i "s@-march=\$(GEN_MODE)@-isystem `pwd`/include -Qxcm_jit_target=\$(GEN_MODE) -Qxcm_opt_report -Qxcm_print_asm_count -Qxcm_vme_arch=\$(GEN_MODE) -Qxcm #@" test/open_examples/Makefile.linux

     

サンプルのビルドおよび実行

早速サンプルを実行してみましょう。例えば、histogram_64 を実行できます。

cd ../bin/test/open_examples/histogram_64
sed -i "s@program));@ssprogram,\"nojitter\"));@" histogram.cpp
make -f ../Makefile.linux
./hw_x64.histogram_64

出来ました! これで、インテル® グラフィックス上で実行可能なオリジナルの GPU カーネルを作成する準備が完了しました。次の記事では、GPU カーネルの作成方法について紹介します。

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この記事は、ViCue Soft 社の Technology Blog に公開されている「How to setup Intel C-for-media development environment. GPGPU programming on Intel GEN graphics」の日本語参考訳です。

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