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ROCm

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ROCm
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ROCm[3] é uma pilha de software da Advanced Micro Devices (AMD) para programação de unidades de processamento gráfico (GPU). O ROCm abrange vários domínios, incluindo computação de uso geral em unidades de processamento gráfico (GPGPU), computação de alto desempenho (HPC) e computação heterogênea. Ele oferece vários modelos de programação: HIP (programação baseada em GPU-kernel), OpenMP (programação baseada em diretivas) e OpenCL.

Factos rápidos Desenvolvedor, Lançamento inicial ...

O ROCm é um software livre, livre e de código aberto (exceto os blobs de firmware da GPU[4]) e é distribuído sob várias licenças. ROCm inicialmente significava Radeon Open Compute platform ; no entanto, como Open Compute é uma marca registrada, ROCm não é mais uma sigla — é simplesmente a pilha de código aberto da AMD projetada para computação de GPU.

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Background

A primeira pilha de software GPGPU da ATI /AMD foi Close to Metal, que se tornou Stream.

O ROCm foi lançado por volta de 2016[5] com a Boltzmann Initiative.[6] A pilha ROCm se baseia em pilhas de GPU AMD anteriores; algumas ferramentas remontam ao GPUOpen e outras à Heterogeneous System Architecture (HSA).

Heterogeneous System Architecture Intermediate Language

HSAIL[7] teve como objetivo produzir uma representação intermediária de nível médio, independente de hardware, que pudesse ser compilada JIT para o hardware eventual (GPU, FPGA...) usando o finalizador apropriado. Esta abordagem foi abandonada para o ROCm: agora ele constrói apenas código GPU, usando LLVM e seu backend AMDGPU que foi upstreamed,[8] embora ainda haja pesquisas sobre essa modularidade aprimorada com LLVM MLIR.[9]

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Habilidades de programação

O ROCm como uma pilha abrange desde o driver do kernel até os aplicativos do usuário final. A AMD tem vídeos introdutórios sobre hardware AMD GCN,[10] e programação ROCm[11] por meio de seu portal de aprendizagem.[12]

Uma das melhores introduções técnicas sobre a pilha e a programação ROCm/HIP, continua, até hoje, a ser encontrada no Reddit.[13]

Suporte de hardware

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Perspectiva

O ROCm é direcionado principalmente para GPUs profissionais discretas,[14] mas o suporte não oficial inclui a família Vega e GPUs de consumidor RDNA 2.

Unidades de Processador Aceleradas (APU) são "habilitadas", mas não são oficialmente suportadas. Ter ROCm funcional está envolvido.[15]

GPUs de nível profissional

Os aceleradores AMD Instinct são cidadãos de primeira classe do ROCm, juntamente com a série de GPUs Radeon Pro para consumidores finais: eles geralmente contam com suporte total.

A única GPU de nível de consumidor que tem suporte relativamente igual é, desde janeiro de 2022, a Radeon VII (GCN 5 - Vega).

GPUs de nível de consumidor

Mais informação Nome da série de GPU, SouthernIslands ...
  1. DRM (Direct Rendering Manager) é um componente do Linux kernel.
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Ecossistema de software

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Perspectiva

Recursos de aprendizagem

O gerente de produto AMD ROCm, Terry Deem, fez um tour pela pilha.[21]

Integração de terceiros

Os principais consumidores da pilha são aplicativos de aprendizado de máquina e computação de alto desempenho/GPGPU.

Aprendizado de máquina

Várias estruturas de aprendizagem profunda têm um backend ROCm:[22]

Supercomputação

O ROCm está ganhando força significativa no top 500.[24] O ROCm é usado com os supercomputadores Exascale El Capitan[25][26] e Frontier.

Alguns softwares relacionados podem ser encontrados no AMD Infinity hub.

Outras interoperações de aceleração e gráficos

A partir da versão 3.0, o Blender agora pode usar kernels de computação HIP para seus ciclos de renderização.[27]

Outros idiomas

Julia

Julia tem o pacote AMDGPU.jl,[28] que se integra com LLVM e seleciona componentes da pilha ROCm. Em vez de compilar o código por meio do HIP, o AMDGPU.jl usa o compilador de Julia para gerar o LLVM IR diretamente, que depois é consumido pelo LLVM para gerar o código do dispositivo nativo. AMDGPU.jl usa a implementação HSA do ROCr para carregar código nativo no dispositivo e executá-lo, semelhante a como o HIP carrega seu próprio código de dispositivo gerado.

O AMDGPU.jl também suporta integração com rocBLAS (para BLAS) da ROCm, rocRAND (para geração de números aleatórios) e rocFFT (para FFTs). Está planejada a integração futura com rocALUTION, rocSOLVER, MIOpen e algumas outras bibliotecas ROCm.

Distribuição de software

Oficial

As instruções de instalação para Linux e Windows são fornecidas na documentação oficial do AMD ROCm. O software ROCm está atualmente distribuído em vários repositórios públicos do GitHub. No principal meta-repositório público, há um manifesto XML para cada lançamento oficial: usar o git-repo, uma ferramenta de controle de versão construída sobre o Git, é a maneira recomendada de sincronizar com a pilha localmente.[29]

A AMD começa a distribuir aplicações em contêineres para o ROCm, principalmente aplicações de pesquisa científica reunidas no AMD Infinity Hub.[30]

A AMD distribui pacotes personalizados para diversas distribuições Linux.

Mais informações: AMD Software

Terceiro

Há um ecossistema de terceiros crescente que empacota o ROCm.

As distribuições Linux estão oficialmente empacotando (nativamente) o ROCm, com vários graus de avanço: Arch Linux,[31] Gentoo,[32] Debian, Fedora,[33] GNU Guix e NixOS.

Existem pacotes Spack.[34]

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Componentes

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Perspectiva

Há um componente do espaço do kernel, o ROCk, e o restante — há aproximadamente cem componentes na pilha — é feito de módulos do espaço do usuário.

A política tipográfica não oficial é usar: ROC maiúsculo, ROC minúsculo a seguir para bibliotecas de baixo nível, ou seja, ROCt, e o contrário para bibliotecas voltadas para o usuário, ou seja, rocBLAS.[35]

A AMD está desenvolvendo ativamente com a comunidade LLVM, mas o upstreaming não é instantâneo e, em janeiro de 2022, ainda está atrasado.[36] A AMD ainda empacota oficialmente vários forks LLVM[37][38][9] para partes que ainda não foram disponibilizadas – otimizações do compilador destinadas a permanecer proprietárias, suporte de depuração, descarregamento de OpenMP, etc.

Baixo nível

ROCk – Kernel driver

Ver artigo principal: AMDgpu (módulo do kernel Linux)

ROCm – Device libraries

Bibliotecas de suporte implementadas como bitcode LLVM. Eles fornecem vários utilitários e funções para operações matemáticas, atômicas, consultas para parâmetros de inicialização, inicialização de kernel no dispositivo, etc.

ROCt – Thunk

O thunk é responsável por todo o pensamento e enfileiramento que vão para a pilha.

ROCr – Runtime

O ROC runtime é um conjunto de APIs/bibliotecas que permite o lançamento de kernels de computação por aplicativos host. É a implementação da API de tempo de execução HSA da AMD.[39] É diferente do ROC Common Language Runtime.

ROCm – CompilerSupport

O gerenciador de objetos de código ROCm é responsável por interagir com a representação intermediária do LLVM.

Nível médio

ROCclr Common Language Runtime

O Common Language Runtime é uma camada de indireção que adapta chamadas para ROCr no Linux e PAL no Windows. Ele costumava ser capaz de rotear entre diferentes compiladores, como o compilador HSAIL. Agora ele está sendo absorvido pelas camadas de indireção superiores (HIP e OpenCL).

OpenCL

Mais informações: OpenCL

O ROCm envia seu carregador de driver de cliente instalável (ICD) e uma implementação OpenCL[40] agrupados. Em janeiro de 2022, o ROCm 4.5.2 distribuiu o OpenCL 2.2 e ficou atrás da concorrência.[41]

HIP – Heterogeneous Interface for Portability

A implementação da AMD para suas GPUs é chamada de HIPAMD. Há também uma implementação de CPU, principalmente para fins de demonstração.

HIPCC

O HIP cria um compilador `HIPCC` que envolve o Clang e compila com o backend AMDGPU aberto do LLVM ou redireciona para o compilador NVIDIA.[42]

HIPIFY

HIPIFY é uma ferramenta de compilação de fonte para fonte. Ele traduz CUDA para HIP e vice-versa, usando uma ferramenta baseada em Clang ou um script Perl semelhante ao sed.

GPUFORT

Assim como o HIPIFY, o GPUFORT é uma ferramenta que compila código-fonte em outras fontes de linguagem de terceira geração, permitindo que os usuários migrem do CUDA Fortran para o HIP Fortran. Está também no repertório dos projetos de investigação, ainda mais.[43]

De alto nível

As bibliotecas de alto nível do ROCm geralmente são consumidas diretamente pelo software de aplicação, como estruturas de aprendizado de máquina. A maioria das bibliotecas a seguir está na categoria General Matrix Multiply (GEMM), na qual a arquitetura de GPU se destaca.

A maioria dessas bibliotecas voltadas para o usuário vem em formato duplo: hip para a camada de indireção que pode rotear para o hardware Nvidia e roc para a implementação AMD.[44]

rocBLAS / hipBLAS

rocBLAS e hipBLAS são centrais em bibliotecas de alto nível, é a implementação AMD para subprogramas de álgebra linear básica. Ele usa a biblioteca Tensile de forma privada.

rocSOLVER / hipSOLVER

Este par de bibliotecas constitui a implementação LAPACK para ROCm e está fortemente acoplado ao rocBLAS.

Utilitários

  • Ferramentas de desenvolvedor ROCm: depuração, rastreador, criador de perfil, interface de gerenciamento de sistema, conjunto de validação, gerenciamento de cluster.
  • Ferramentas GPUOpen: analisador de GPU, visualizador de memória...
  • Ferramentas externas: radeontop (visão geral do TUI)
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Comparação com concorrentes

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Perspectiva

O ROCm compete com outras pilhas de computação de GPU: Nvidia CUDA e Intel OneAPI.

Nvidia CUDA

Ver artigo principal: CUDA

O CUDA da Nvidia é de código fechado, enquanto o AMD ROCm é de código aberto. Há software de código aberto criado sobre o CUDA de código fechado, por exemplo, o RAPIDS.

CUDA pode ser executado em GPUs de consumo, enquanto o suporte ROCm é oferecido principalmente para hardware profissional, como AMD Instinct e AMD Radeon Pro.

A Nvidia fornece um frontend centrado em C/C++ e seu backend de GPU LLVM Parallel Thread Execution (PTX) como o Nvidia CUDA Compiler (NVCC).

Intel OneAPI

Assim como o ROCm, o oneAPI é de código aberto, e todas as bibliotecas correspondentes são publicadas em sua página do GitHub.

Fundação de Aceleração Unificada (UXL)

A Unified Acceleration Foundation (UXL) é um novo consórcio de tecnologia que está trabalhando na continuação da iniciativa OneAPI, com o objetivo de criar um novo ecossistema de software acelerador de padrão aberto, padrões abertos relacionados e projetos de especificação por meio de Grupos de Trabalho e Grupos de Interesse Especial (SIGs). O objetivo será competir com o CUDA da Nvidia. As principais empresas por trás disso são Intel, Google, Arm, Qualcomm, Samsung, Imagination e VMware.[45]

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Ver também

  • AMD Software – uma visão geral dos drivers, APIs e esforços de desenvolvimento da AMD.
  • GPUOpen – pilha gráfica complementar da AMD
  • AMD Radeon Software – canal de distribuição de software da AMD


Referências

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    «ROCm 6.4.0 Release». GitHub. Consultado em 30 de abril de 2025
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    «New HIP SDK helps democratize GPU Computing». 27 de julho de 2023. Cópia arquivada em 27 de julho de 2023
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    «Question: What does ROCm stand for? · Issue #1628 · RadeonOpenCompute/ROCm». Github.com. Consultado em 30 de abril de 2025
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    «AMD @ SC16: Radeon Open Compute Platform (ROCm) 1.3 Released, Boltzmann Comes to Fruition». anandtech.com. Consultado em 30 de abril de 2025
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