<html>
    <head>
      <base href="https://bugs.llvm.org/">
    </head>
    <body><table border="1" cellspacing="0" cellpadding="8">
        <tr>
          <th>Bug ID</th>
          <td><a class="bz_bug_link 
          bz_status_NEW "
   title="NEW - Slow OpenMP reduction on NVIDIA GPUs - 100x performance regression"
   href="https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=40473">40473</a>
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Summary</th>
          <td>Slow OpenMP reduction on NVIDIA GPUs - 100x performance regression
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Product</th>
          <td>OpenMP
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Version</th>
          <td>unspecified
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Hardware</th>
          <td>PC
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>OS</th>
          <td>Linux
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Status</th>
          <td>NEW
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Severity</th>
          <td>normal
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Priority</th>
          <td>P
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Component</th>
          <td>Clang Compiler Support
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Assignee</th>
          <td>unassignedclangbugs@nondot.org
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>Reporter</th>
          <td>csdaley@lbl.gov
          </td>
        </tr>

        <tr>
          <th>CC</th>
          <td>llvm-bugs@lists.llvm.org
          </td>
        </tr></table>
      <p>
        <div>
        <pre>Created <span class=""><a href="attachment.cgi?id=21390" name="attach_21390" title="Program to reproduce the slow OpenMP reduction on GPUs">attachment 21390</a> <a href="attachment.cgi?id=21390&action=edit" title="Program to reproduce the slow OpenMP reduction on GPUs">[details]</a></span>
Program to reproduce the slow OpenMP reduction on GPUs

The Clang-8.0.0rc1 and git version of Clang-9.0.0 have a significant
performance regression in OpenMP reductions on the GPU in my test code. I am
using a platform with Intel Skylake CPUs and NVIDIA Volta GPUs. The slow-down
appears related to the large number of Clang-chosen OpenMP teams. The OpenMP
trace shows the following information about the slow reduction kernel:

Target CUDA RTL --> Setting CUDA threads per block to default 128
Target CUDA RTL --> Using 781250 teams due to loop trip count 100000000 and
number of threads per block 128
Target CUDA RTL --> Launch kernel with 781250 blocks and 128 threads
Target CUDA RTL --> Launch of entry point at 0x000000000300d120 successful!
Target CUDA RTL --> Kernel execution at 0x000000000300d120 successful!


A Jan 5 2019 version of LLVM/Clang has much better performance. The OpenMP
trace from this version of Clang shows the following information:

Target CUDA RTL --> Setting CUDA threads per block to default 128
Target CUDA RTL --> Using default number of teams 128
Target CUDA RTL --> Launch kernel with 128 blocks and 128 threads
Target CUDA RTL --> Launch of entry point at 0x00000000030091b0 successful!
Target CUDA RTL --> Kernel execution at 0x00000000030091b0 successful!



I've attached a hacked version of the STREAM micro-benchmark to demonstrate the
problem. The key code is as follows:

#ifdef USE_128_TEAMS
# pragma omp target teams distribute parallel for map(tofrom:sum)
reduction(+:sum) num_teams(128)
#else
# pragma omp target teams distribute parallel for map(tofrom:sum)
reduction(+:sum)
#endif
                for (j=0; j<STREAM_ARRAY_SIZE; j++) {
                        sum += a[j] * b[j];
                }


The bad performance occurs when using the default number of OpenMP thread
teams:

<span class="quote">> clang -O3 -fopenmp -fopenmp-targets=nvptx64-nvidia-cuda dot.c -o dot && srun -n 1 ./dot</span >

...
-------------------------------------------------------------
Function    Best Rate MB/s  Avg time     Min time     Max time
Dot:             1097.5     1.458776     1.457925     1.459023
-------------------------------------------------------------


The performance loss can be recovered by requesting 128 thread teams only:

<span class="quote">> clang -DUSE_128_TEAMS -O3 -fopenmp -fopenmp-targets=nvptx64-nvidia-cuda dot.c -o dot && srun -n 1 ./dot</span >

...
Function    Best Rate MB/s  Avg time     Min time     Max time
Dot:           197698.8     0.008628     0.008093     0.010635</pre>
        </div>
      </p>


      <hr>
      <span>You are receiving this mail because:</span>

      <ul>
          <li>You are on the CC list for the bug.</li>
      </ul>
    </body>
</html>