Seminar OpenCL Performance & Portabilität: Work-Groups, Vektorisierung, Profiling

Inhaltsverzeichnis

• Abstract
• Zielgruppe und Voraussetzungen
• Lernziele
• Inhalte und Module
• Praxisübungen
• Agenda

Abstract

Das Seminar konzentriert sich auf Performanceoptimierung in OpenCL unter realen Portabilitätsanforderungen. Behandelt werden Work-Group- und NDRange-Tuning, Speicherzugriffe, Vektorisierung, Local-Memory-Nutzung und Event-basiertes Profiling. Ein Schwerpunkt liegt auf dem Umgang mit Geräteunterschieden, Capability-Abfragen und dem Design von Kernelvarianten, ohne den Code unwartbar zu machen. Übungen nutzen einen gemeinsamen Beispiel-Workload, der iterativ schneller und zugleich robuster wird.

Zielgruppe und Voraussetzungen

• Zielgruppe: Teams, die OpenCL bereits einsetzen oder einsetzen wollen und Performance benötigen
• Voraussetzungen: OpenCL Grundlagen. Empfehlenswert: OpenCL Programmierung Grundlagen: Plattformmodell, Kernels, Runtime oder gleichwertig

Lernziele

• Work-Group-Parameter systematisch optimieren
• Speicherzugriffe und Local Memory auf Durchsatz trimmen
• Portabilität als Designziel operationalisieren (Feature Flags, Fallbacks, Varianten)
• Profilingdaten korrekt interpretieren und Regressionen vermeiden

Inhalte und Module

• Performance-Metriken und Messdisziplin in OpenCL (Event-Profiling)
• NDRange-Design: globale/lokale Größen, Grenzfälle, Heuristiken
• Speicher-Tuning: Coalescing-ähnliche Regeln, Alignment, Strides
• Local Memory: wann es hilft, wann es schadet, Barrierenkosten
• Vektorisierung und Datentypen: vector types, unrolling, Layout-Kompromisse
• Kernelvarianten: Compile-Optionen, Spezialisierung, Runtime-Auswahl
• Portabilitäts-Strategien: Capability-Checks, Limits, Workarounds, Testmatrix

Praxisübungen

• Baseline messen und Hotspots isolieren
• Work-Group-Tuning: Parameter sweep mit sauberem Benchmark-Setup
• Local-Memory-Variante implementieren und verifizieren
• Vektorisierte Variante und Vergleich auf mehreren Geräten (falls verfügbar)
• Portabilitäts-Checkliste: Fallback-Pfade und Tests ergänzen

Agenda

• Tag 1
  • Messmethodik, Event-Profiling, Baseline
  • NDRange- und Speicher-Tuning
  • Übungen: Parameter sweep + Auswertung
• Tag 2
  • Local Memory, Vektorisierung, Variantenstrategie
  • Portabilitätsdesign und Testmatrix
  • Übungen: Varianten + Regression-Check