PAPI

Performance Application Programming Interface (PAPI, Прикладной программный интерфейс для анализа производительности) — переносимый интерфейс, реализованный в виде библиотеки, для доступа к счетчикам аппаратной производительности на различных современных микропроцессорах. Он широко применяется для сбора низкоуровневых метрик производительности (например, счетчики инструкций, количество циклов на инструкцию^[англ.], промахи кэшей) в компьютерных системах, работающих под операционными системами семейства UNIX или Linux. Библиотека PAPI доступна к использованию из программ на языках Си, C++, Fortran, Java, Matlab^[1].

Описание

PAPI обеспечивает предопределенные высокоуровневые аппаратные события для наиболее распространенных процессоров и прямой доступ к низкоуровневым естественным событиям множества процессоров. Также поддерживаются мультиплексирование наборов счетчиков и управление переполнением счетчиков для получения периодического сигнала (sampling). Например, библиотека может использоваться для подсчета количества операций над числами с плавающей запятой^[2].

Использование

На базе PAPI реализовано несколько программных систем для изучения производительности программ, в частности^[3]:

• TAU (University of Oregon)
• SvPablo (University of Illinois at Urbana–Champaign)
• HPCToolkit (Rice University)
• psrun (NCSA, University of Illinois at Urbana–Champaign)
• Titanium (University of California, Berkeley)
• SCALEA (University Innsbruck)
• KOJAK (University of Tennessee)
• Cone (University of Tennessee)
• IBM HPMtoolkit
• CUBE (University of Tennessee)
• ParaVer (European Center for Parallelism of Barcelona)
• VAMPIR (Pallas)
• DynaProf (University of Tennessee)

Поддержка процессоров

В PAPI реализована поддержка событий множества процессоров, в том числе:^[3]

• AMD: Athlon, Opteron и другие
• Cray T3E, X1
• HP Alpha
• IBM POWER: POWER3, POWER4 и другие
• Intel: Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Pentium 4; Itanium 1, Itanium 2 и другие
• MIPS: R10K, R12K, R14K
• Sun UltraSparc I, II, III

Поддержка со стороны операционных систем

Операционная система должна поддерживать доступ к аппаратным счетчикам, что необходимо для использования PAPI. Например, ядро Linux/x86 может предоставлять доступ к счетчикам при помощи патча драйвера аппаратного мониторинга (perfctr), через драйвер доступа к MSR регистрам (на процессорах семейства x86) или через подсистему perf_events, чтобы появилась поддержка PAPI.

В современных ядрах Linux добавлен упрощенный интерфейс perf_events для сходных целей.

См. также

• Профилирование
• Performance Counter Library (PCL)

Примечания

1. Philip Mucci, Performance Monitoring with PAPI Архивная копия от 24 сентября 2016 на Wayback Machine / Dr.Dobbs, June 01, 2005
2. ATLAS offline software performance monitoring and optimization / Journal of Physics: Conference Series 513 (2014) 052022 doi:10.1088/1742-6596/513/5/052022
3. Philip J. Mucci, An Introduction to Hardware Performance Analysis and PAPI Архивная копия от 12 октября 2016 на Wayback Machine / SIAM Parallel Processing 2004  (англ.)

Литература

• A Portable Programming Interface for Performance Evaluation on Modern Processors / International Journal of High Performance Computing Applications archive Volume 14 Issue 3, August 2000, Pages 189-204 doi:10.1177/109434200001400303  (англ.)
• Dongarra, Jack, et al. "Using PAPI for hardware performance monitoring on Linux systems" // Conference on Linux Clusters: The HPC Revolution. Vol. 5. Linux Clusters Institute, 2001.  (англ.)

Ссылки

• Официальный веб-сайт  (англ.)
• Philip J. Mucci, An Introduction to Hardware Performance Analysis and PAPI / SIAM Parallel Processing 2004  (англ.)
• Introduction to PAPI, the Performance Application Programming Interface, 2009 (англ.)
• Development of a PAPI Backend for the Sun Niagara 2 Processor, 2009  (англ.)
• Организация профилирования в рамках концепции контролируемого выполнения сложных систем / ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ И СИСТЕМЫ № 3 за 2007 год: "Прикладной программный интерфейс для измерения производительности (PAPI)"