NVIDIA HPC SDKのインストールと実行

概要

NVIDIA HPC SDK（以下，HPC SDK）のEarly Access Programに応募したところ，無事承認されたので，試してみました．

現状，HPC SDKのリソースにアクセスしてよいのは，Early Access Programに登録している人だけです．
そのため，ドキュメントをどの程度参照してよいのか判らず，情報がぼかし気になっています．

NVIDIA HPC SDKのEarly Access Request

The NVIDIA HPC SDKのページにRequest Early Accessボタンがあるので，それをクリックしてページを移動し，さらにJoin Nowボタンをクリックし，出てきたフォームに必要事項を記入してHPC SDKのEarly Accessをリクエストします．
どのくらいで承認されるのかは判りませんが，しばらくすると，承認された事が書かれた非常に簡素なメールが来ます．

NVIDIA HPC SDKのダウンロード

Early Access Requestが承認されると，Member areaへ行くことができるようになります．
Member areaでHPC SDKがダウンロードできます．

現状で対応しているアーキテクチャは

• Linux x86_64
• Linux OpenPOWER
• Linux Arm

のみで，Windows向けの提供は，もう少し後になるようです．

インストール方法は，この記事執筆時点（2020年6月9日）ではローカルインストールしか用意されておらず，どのアーキテクチャを選んでも，4 GBほどの圧縮ファイルをダウンロードすることになります．

また，ダウンロードページには，HPC SDKの依存ファイルが書いてあります．

• プロファイラを使う場合はJava Runtime 1.6以降
• CUDA 10.1以降のドライバ

HPC SDKには，CUDA 10.1, 10.2, 11.0が同梱されているので，わざわざCUDAを別途ダウンロードしてインストールする必要はないと思われます．すでにCUDA環境を整えている場合は，インストール時に環境変数を設定することで，CUDAをインストールしないようにできます．

NVIDIA HPC SDKのインストール

インストール

ダウンロードした圧縮ファイルを解凍し，インストール用のシェルスクリプトを実行すると，対話的にインストールが進んでいきます．このとき，環境変数を設定すると，silent installできるようになるようです．環境変数については，Installation Guideで確認できます．

インストールは以下の手順で進んでいきます．

1. エンドユーザライセンスの確認
2. インストール方法の選択（ローカルインストール¹かネットワークインストールか）²
3. インストールディレクトリの選択（標準は/opt/nvidia/hpcsdk）³
4. 2020ディレクトリへのシンボリックリンクの作成・更新
5. Open MPIのインストール
6. Open MPIのNVIDIA GPUサポートの有効化

パスの設定

どのようにパスを設定するかはInstallation Guideに書いてあるので，それに沿って設定するだけです．

パスを設定するのは，HPC SDKのコンパイラのbinとman，Open MPIをインストールしていれば，それのbinとmanの，計4カ所です．

HPC SDKをデフォルトディレクトリ（/opt/nvidia/hpcsdk）にインストールしたとすると，それ以下のLinux_x86_64/20.5/compilers/binおよびLinux_x86_64/20.5/compilers/manにパスを通します．

Open MPIは/opt/nvidia/hpcsdk下の/Linux_x86_64/2020/mpi/openmpi-3.1.5/にインストールされるので，openmpi-3.1.5/直下のbinディレクトリにパスを通します．また，Installation Guideでは，openmpi-3.1.5/直下のmanにもパスを通すように書かれていますが，manのディレクトリは，openmpi-3.1.5/share/manなので，私はopenmpi-3.1.5/share/manの方にパスを通しました．

結局，私の環境では下記4カ所にパスを通しました．

• /opt/nvidia/hpcsdk/Linux_x86_64/20.5/compilers/bin
• /opt/nvidia/hpcsdk/Linux_x86_64/20.5/compilers/man
• /opt/nvidia/hpcsdk/Linux_x86_64/2020/mpi/openmpi-3.1.5/bin
• /opt/nvidia/hpcsdk/Linux_x86_64/2020/mpi/openmpi-3.1.5/share/man

コンパイラの呼出し

インストールができたので，いよいよFortranコンパイラ界に登場した新入りを呼び出してみます．HPC SDKに同梱されているFortranコンパイラの実行ファイル名は，nvfortranです．

nvfortranのバージョンを表示してみたところ，無事に呼び出されました．

$ nvfortran --version

nvfortran 20.5-0 LLVM 64-bit target on x86-64 Linux -tp skylake
NVIDIA Compilers and Tools
Copyright (c) 2020, NVIDIA CORPORATION.  All rights reserved.

次に，hello worldをコンパイルして実行してみます．

hello.f90

program main
    implicit none

    print *, "Hello NVIDIA HPC SDK"

end program main

$ nvfortran hello.f90
$ vim hello.f90
$ ./a.out
 Hello NVIDIA HPC SDK
$

無事コンパイルして，実行できました．

（2020年6月11日追記）
ヘルプを表示する場合は，-helpオプションを付けて実行してください．

$ nvfortran -help

まとめ

NVIDA HPC SDKにEarly Accessできるようになったので，早速インストールして実行してみました．
Installation Guideにはちらほらと不整合がみられますが，致命的ではないと思います．

Fortranコンパイラは多くありますが，コンパイラ間の可搬性が非常に低いので，nvfortranがどのような挙動で，どのFortran規格まで実装されているか，確認してまとめたいと思います．
前身がPGI Fortranなので，かなり頑張らないといけない印象ですが，最後に使ったバージョン（18.7）から進化していることを期待します．
簡単に試したところ，block構文は使えるようになっていました．バンザイ．

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1. Single system installと書かれています． ↩

2. ネットワークインストールは試していません．4 GBもダウンロードさせておいて何を言うかとう感じですが，今後ネットワークインストールにも対応してくれるのでしょう． ↩

3. Installation Guideには，/opt/nvidia/hpc_sdkが標準ディレクトリだと書かれていて，その後の設定も/opt/nvidia/hpc_sdkが用いられています． ↩