OpenCL - Définition

Introduction

OpenCL (Open Computing Language) est la combinaison d'une API et d'un langage de programmation dérivé du C, proposé comme un standard ouvert par le Khronos Group. OpenCL est conçu pour programmer des systèmes parallèles hétérogènes comprenant par exemple à la fois un CPU multi-coeur et un GPU. OpenCL propose donc un modèle de programmation se situant à l'intersection naissante entre le monde des CPU et des GPU, les premiers étant de plus en plus parallèles, les seconds étant de plus en plus programmables. OpenCL distingue le processeur hôte (processeur central faisant office de chef d'orchestre) des devices (CPU, GPU, ou autre) dont la mission est d'exécuter des noyaux de calcul intensifs. OpenCL distingue donc l'application (écrite en C) tournant sur le processeur hôte et qui va appeler l'API OpenCL, des kernels qui sont programmés en OpenCL-C et dont la vocation est d'être exécuté sur les devices. OpenCL permet d'exprimer du parallélisme de tâche et du parallélisme de donnée (SPMD - Single Program Multiple Data) de manière hiérarchique. Un graphe de tache peut être crée dynamiquement via l'API OpenCL. Chaque tache peut être soit une unique instance d'un kernel (appelée task), soit de multiples instances d'un même kernel (appelé NDRange). Les NDRanges peuvent être de 1, 2 ou 3 dimensions. Chaque instance de kernel appartenant à un NDRange est appelée work-item. Le NDrange peut lui même être structuré en work-groups, ce qui permet aux work-items à l'interieur des work-groups de partager des données et de se synchroniser via des barrières.

Si parmi certains de ses objectifs techniques, OpenCL semble se rapprocher de C pour CUDA, modèle de programmation propriétaire de la société Nvidia, OpenCL a des objectifs plus larges car n'étant pas uniquement dédié aux GPU. Dans le monde du calcul performance ou du jeu, OpenCL permettra de tirer parti de la puissance des processeurs graphiques, des CPU multi-cœurs ou d'autres systèmes de calcul intensifs tels le CELL d'IBM, qui équipe notamment la Playstation 3 de Sony. Dans le monde des systèmes embarqués sur puce (SoC), tels qu'on les trouve dans les smartphones, OpenCL permettra l'accès, via une infrastructure de programmation unique, au processeur central, ainsi qu'au différents sous-systèmes multimédia embarqués (GPU, DSP, computing array ou autres).

Historique

OpenCL a été initialement conçu par Apple (qui en possède les droits d'auteur), et affiné dans le cadre d'une collaboration avec AMD, Intel et Nvidia. Apple soumet d'abord sa proposition initiale au Khronos Group. Le 16 juin 2008, le Khronos Compute Working Group est formé, comprenant des représentants des fabricants de matériel informatique et de logiciels. Celui-ci travaille durant cinq mois à boucler les détails techniques de la spécification OpenCL 1.0. La spécification est révisée par les membres de Khronos et approuvée pour une version d'essai le 8 décembre. Une nouvelle version, OpenCL 1.1, est publiées en juin 2010 par le Khronos Group. OpenCL 1.1 clarifie certain aspects de la spécification précédente et apporte de nouvelles fonctionnalités tels que les sous-buffers, les vecteurs à 3 éléments, les événements utilisateur, de nouvelles fonctions builtin, le support en standard d'extensions optionnelle 1.0 (tel que les fonctions atomiques 32 bits) .

OpenCL est intégré dans Mac OS X 10.6 (Snow Leopard). AMD décide de supporter OpenCL et DirectX 11 plutôt que Close to Metal dans son framework Stream SDK. RapidMind annonce l'adoption de OpenCL sous sa plate-forme de développement, afin de supporter les processeurs graphiques de plusieurs fabricants avec une interface unique. Nvidia confirme également le 9 décembre 2008 le support complet de la spécification 1.0 dans son GPU Computing Toolkit.