OneAPI

oneAPI — открытый стандарт унифицированного прикладного программного интерфейса, предназначенный для использования на различных вычислительных ускорительных архитектурах, включающих графические процессоры, нейронные процессоры и программируемые пользователем вентильные матрицы. Стандарт предназначен для устранения необходимости поддержания разработчиками отдельных кодовых баз, множества программных языков, и различных инструментов и рабочих процессов для каждой архитектуры^[1][2][3][4].

oneAPI
Тип	Спецификация программного обеспечения с открытым исходным кодом, предназначенная для параллельных вычислений
Операционная система	кроссплатформенная
Аппаратная платформа	кроссплатформенная
Последняя версия	(13 ноября 2020; 4 года назад (2020-11-13))
Репозиторий	github.com/oneapi-src
Сайт	oneapi.io (англ.) — официальный сайт OneAPI

Спецификация oneAPI

Спецификация oneAPI расширяет существующие модели программирования для разработчиков, позволяя использовать несколько аппаратных архитектур с помощью языка параллельных данных, набора библиотек API и низкоуровневого аппаратного интерфейса для поддержки межархитектурного программирования. Она построена на существующих промышленных стандартах и предоставляет открытый, кроссплатформенный стэк разработки.^[5][6]

Data Parallel C++

DPC++^[7][8] — открытый, кросс-архитектурный язык, созданный на базе языка C++ и SYCL стандартах промышленного консорциума Khronos Group.^[9] DPC++ — имплементация стандарта SYCL с расширениями, предложенными для включения в будущие версии SYCL стандарта. Одним из примеров такого включения, является внесение использования унифицированной общей памяти, групповых алгоритмов и подгрупп в стандарт SYCL 2020.^[10][11][12]

Библиотеки oneAPI

Набор API^[5] охватывает несколько областей, в которых заметно преимущество от использования ускорения, включая библиотеки для линейной алгебры, глубокого обучения, машинного обучения, обработки видео, а также других областей.

Название библиотеки	Краткое название	Описание
oneAPI DPC++ Library	oneDPL	Алгоритмы и функции для ускорения программирования ядра DPC++
oneAPI Math Kernel Library	oneMKL	Математические подпрограммы, включающие линейную алгебру, быстрое преобразование Фурье, и векторную математику
oneAPI Data Analytics Library	oneDAL	Функции для работы с машинным обучением и анализом данных
oneAPI Deep Neural Network Library	oneDNN	Функции нейронных сетей для тренировки и использования глубокого обучения
oneAPI Collective Communications Library	oneCCL	Шаблоны коммуникации для распределенного глубокого обучения
oneAPI Threading Building Blocks	oneTBB	Библиотека шаблонов для управления потоками выполнения и памятью
oneAPI Video Processing Library	oneVPL	Кодирование, декодирование, транскодирование, и обработка видео в реальном времени

Исходный код большинства реализаций выше указанных библиотек доступен на сайте GitHub.^[13]

В документации oneAPI также указан API "Нулевого уровня", определяющий низкоуровневые интерфейсы прямого доступа к железу и набор компонентов для трассировки лучей с собственными API интерфейсами.^[5]

Уровень абстракции аппаратного обеспечения

oneAPI Level Zero,^[14][15][16] — низкоуровневый аппаратный интерфейс, определяющий набор возможностей и служб, которые необходимы аппаратному ускорителю для взаимодействия со средами исполнения компилятора и другими инструментами разработчика.

Реализация

Компания Intel выпустила наборы инструментов oneAPI производственного качества, которые реализуют данную спецификацию и добавила миграцию кода CUDA, а также инструменты для анализа и отладки.^[17][18][19] В состав этих инструментов входит Intel oneAPI DPC++/C++ Compiler,^[20] Intel Fortran Compiler, Intel VTune Профайлер^[21] и множество производительных библиотек.

Компания Codeplay выпустила слой с открытым исходным кодом^[22][23][24], позволяющий библиотеке oneAPI SYCL/DPC++ работать на графических процессорах Nvidia с использованием CUDA.

Гейдельбергский университет разработал реализацию SYCL/DPC++ для графических процессоров AMD и Nvidia.^[25]

Компания Huawei выпустила DPC++ компилятор для своего чипсета Ascend AI.^[26]

Компания Fujitsu создала ARM версию библиотеки глубокой нейронной сети oneAPI (Deep Neural Network Library (oneDNN)) с открытым исходным кодом для процессора, использующегося в суперкомпьютере ^[27] Fugaku.