インテル® Parallel Studio XE を使用した Linux* 環境での Fortran プログラムの正当性解析

インテル® Parallel Composer 2011 XE には、解析ツールの機能を試すことができる C、C++、Fortran によるサンプルプログラムが含まれています。この記事では、それらのサンプルプログラムの 1 つを使って、インテル® Inspector XE の操作方法を説明します。

最初に、利用可能なサンプルプログラムを見てみましょう。インテル® Composer XE のデフォルトのインストール・ディレクトリーは /opt/intel/ です。/opt/intel/composerxe からのシンボリック・リンクはこのディレクトリーを参照します。また、この下に各バージョンのディレクトリーが作成されます。/opt/intel/composerxe 以下にある Samples/en_US/Fortran (ロケールによっては en_US ではないことがあります) に、各種サンプルプログラムがあります。

ここでは、”openmp_samples” ディレクトリーのサンプルプログラムを使用します。ただし、インストール・ディレクトリー以下では、権限によっては新しいファイルを作成できない場合があるので、”openmp_samples” ディレクトリー以下のファイル (openmp_sample.f90) をホーム・ディレクトリー以下 (例えば ~/projects/ompsample) にコピーします。

bash シェルを使ってこのファイルをコンパイルするには、最初に環境を source して、プロジェクト・ディレクトリーでコンパイラーを実行できるようにします。

    . /opt/intel/composerxe/bin/compilervars.sh intel64

(上記のコマンドでは、64 ビットのコンパイラーを使用するため、intel64 引数を指定しています。) ソースファイルに、推奨されるいくつかのコンパイルオプションが記述されています。

解析用のプログラムを準備するため、コンパイル時に引数を1 つ追加し (“-debug”)、bash シェルで PATH にインテル® Inspector XE を追加するスクリプトを source します。

    [~/projects/ompsample]
    $ ifort -debug -openmp -fpp -o openmp_sample openmp_sample.f90
    [~/projects/ompsample]
    $ . /opt/intel/inspector_xe_2011/inspxe-vars.sh
    Copyright (C) 2009-2011 Intel Corporation. All rights reserved.
    Intel(R) Inspector XE 2011 (build 147581)
    [~/projects/ompsample]
    $ inspxe-gui

そして、インテル® Inspector XE を起動します。

まず、解析結果を格納するためのプロジェクトを作成し、プロジェクト・プロパティーで openmp_sample を起動するように設定します。

ここでは、ソースコード・ディレクトリーにプロジェクトを作成します。

ここでは、ompsample というプロジェクト名にしています。

ここで設定が必要なプロパティーは [Application: (アプリケーション:)] だけです。

これで、解析準備ができました。

定義済みの解析の中から、[Locate Deadlocks and Data Races (デッドロックとデータ競合の特定)] を選択し、[Start (開始)] をクリックします。

ダイヤルが回転し、プログラムが実行され、データの収集と後処理が進むにつれて進行状況が更新されます。

最後に、結果が出力されます。

このサンプルプログラムでは、メインループの並列化に使用されている OpenMP* 宣言子でデータ競合が検出されました。問題の個所を調査した結果、実際に OpenMP* ランタイム・ライブラリーに問題があることが分かりました。プライベートにすべきループ変数がプライベートになっていないため、競合状態が発生していたのです。害のない競合ですが、すべてのスレッドがその変数に同じ固定値を設定していました。これはコンパイラー側の問題であり、これによりコードの動作に影響があるわけではありませんが、将来のリリースで修正される予定です。

次に、インテル® Inspector XE の private suppression (プライベートを表示しない) という別の機能についても見てみましょう。この機能を使用することで、すでに確認済みの問題を表示しないようにすることができます。上記のスクリーンショットで、問題レポートの最初の解析結果を右クリックします。

[Suppress (表示しない)] メニューを選択して、プライベートを表示しないルールを作成します。

[Create (作成)] をクリックすると、リストにルールが追加され、そのルールに従って問題レポートが更新されます。

ここで、いくつか注意すべき点があります。問題のセットを完全に非表示にするためには、複数のルールを設定しなければならない場合があります。例えば、上記の例では、3 つの解析結果のうち 1 つ目を表示しないようにすると、2 つ目も表示されなくなりますが、3 つ目は表示されたままです。

3 つ目も表示しないようにするには、別のルールを作成し、解析結果 X3 に直接適用します。

2 つのルールを適用した後に再度解析を実行すると、異なる解析結果が出力されます。

(ここでは、該当個所だけを表示するようにスクリーンショットを調整していますが、通常は大きなペインの中央にテキストが表示されます。)

表示しないルールのリストは、重要な問題に関する新しい観察結果が表示されるように不要なルールを削除したり、(ソースの変更やツール/ライブラリーのアップデートにより) 問題の原因が修正されたルールを削除して、更新/管理しなければなりません。インテル® Inspector XE のプロジェクト・プロパティーには、ルールを管理するためのテーブルがあります。

ここでコンパイラーに付属するサンプルコードを使って紹介したように、インテル® Inspector XE は、Fortran アプリケーションのメモリーとスレッドの使用に関する不具合を発見することができます。是非、このサンプルアプリケーションやほかのアプリケーションを使って実際に試してみてください。

コンパイラーの最適化に関する詳細は、最適化に関する注意事項を参照してください。