3.2　簡単なSPEプログラム

　ここでは、libspe2を利用した基本的なプログラミング方法について解説します。SPEプログラミングの手始めとして、1基のSPEを利用した簡単なプログラムを例にSPEプログラムの実行の流れについて見ていきます。

　libspe2では、以下の手順に従いPPEプログラムからSPEプログラムを実行します。

　PPEセントリック・モデルにおける典型的なSPEプログラムの実行の流れを図 3.1に示します。

　手順 (1) ～ (6) を図に示すと、図 3.3のようになります。

　以降では、具体的なプログラムを用いて、それぞれの手順について説明します。

　リスト (3-1) は、「Hello world!」を表示するSPEプログラムです。このプログラムを例にPPEプログラムからSPEプログラムを実行する基本的なプログラミング方法について解説します。

リスト (3-1) Hello Worldプログラム (SPE用プログラム)

1 #include <stdio.h>
2 
3 int main(unsigned long long spe, unsigned long long argp, unsigned long long envp)
4 {
5     printf("Hello world!\n");
6 
7     return 0;
8 }

(1) SPEプログラム・イメージのオープン

　まず、spe_image_open()関数を用いて、ELF実行ファイルに格納されたSPEプログラム・イメージをオープンします。

API定義 (3-1) spe_image_open()関数のプロトタイプ宣言

spe_program_handle_t * spe_image_open(const char *filename);

　用例 (3-1) にspe_image_open()関数の使用例を示します。

用例 (3-1) SPEプログラム・イメージをオープンする

prog = spe_image_open("./spe_hello.elf");

(2) SPEコンテキストの生成

　続いて、spe_context_create()関数を用いて、SPEコンテキストを生成します。

API定義 (3-2) spe_context_create()関数のプロトタイプ宣言

spe_context_ptr_t spe_context_create(unsigned int flags,
                                     spe_gang_context_ptr_t gang);

　なお、生成されたSPEコンテキストは、アプリケーション側で不要になり次第、後述するspe_context_destroy()関数で破棄する必要があります。用例 (3-2) にspe_context_create()関数の使用例を示します。

用例 (3-2) SPEコンテキストを生成する

spe = spe_context_create(0, NULL);

(3) SPEプログラムのLSへのロード

　SPEコンテキストの準備ができたら、spe_program_load()関数を用いて、(1)でオープンされたSPEプログラムをLSへロードします。

API定義 (3-3) spe_program_load()関数のプロトタイプ宣言

int spe_program_load(spe_context_ptr_t spe,
                     spe_program_handle_t *program);

　用例 (3-3) にspe_program_load()関数の使用例を示します。

用例 (3-3) SPEプログラムをLSへロードする

ret = spe_program_load(spe, prog);

(4) SPEプログラムの実行

　SPEコンテキストにロードされたプログラムは、spe_context_run()関数により実行されます。

API定義 (3-4) spe_context_run()関数のプロトタイプ宣言

int spe_context_run(spe_context_ptr_t spe,
                    unsigned int *entry,
                    unsigned int runflags,
                    void *argp,
                    void *envp,
                    spe_stop_info_t *stopinfo);

　引数の詳細な仕様についてはリファレンス「SPE Runtime Management Library Version 2.0」を参照して下さい。

(http://67.117.136.164/pub/cell/linux-20061110-docs/libspe-v2.0.pdf)

　spe_context_run()関数が呼ばれると、SPEプログラムへ処理が移ります。SPEプログラムが終了した後、呼び出し元のPPEプログラムへと処理が戻ります。SPEプログラムのmain()関数から戻ってくる、もしくはSPEプログラムがexit()関数を呼んだ場合、返値として0が返されます。それ以外の場合、0以外の値が返されます。SPEプログラムの停止に関する詳しい情報がある場合には、第6引数stopinfoに指定した領域に格納されます。用例 (3-4) にspe_context_run()関数の使用例を示します。

用例 (3-4) SPEプログラムを実行する

ret = spe_context_run(spe, &entry, 0, NULL, NULL, &stop_info);

(5) SPEコンテキストの破棄

　SPEプログラムの実行を終え、アプリケーションにとって不要になったSPEコンテキストは、spe_context_destroy()関数により破棄します。

API定義 (3-5) spe_context_destroy()関数のプロトタイプ宣言

int spe_context_destroy(spe_context_ptr_t spe);

　用例 (3-5) にspe_context_destroy()関数の使用例を示します。

用例 (3-5) SPEコンテキストを破棄する

ret = spe_context_destroy(spe);

(6) SPEプログラム・イメージのクローズ

　最後に、spe_image_close()関数を用いて、(1)でオープンされたSPEプログラム・イメージをクローズします。

API定義 (3-6) spe_image_close()関数のプロトタイプ宣言

int spe_image_close(spe_program_handle_t *program);

　用例 (3-6) にspe_image_close()関数の使用例を示します。

用例 (3-6) SPEプログラム・イメージをクローズする

ret = spe_image_close(prog);

　ここまでが、libspe2を用いてPPEプログラムからSPEプログラムを実行する基本的なプログラミング方法となります。

　それでは、例題プログラムのソースコード全体について解説します。

例題プログラム (3-1) Hello Worldプログラム (PPE用プログラム)

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <libspe2.h>
 4
 5 int main(int argc, char **argv)
 6 {
 7     int ret;
 8
 9     spe_context_ptr_t spe;
10     spe_program_handle_t *prog;
11     unsigned int entry;
12     spe_stop_info_t stop_info;
13
14     prog = spe_image_open("hello_spe.elf");
15     if (!prog) {
16         perror("spe_image_open");
17         exit(1);
18     }
19
20     spe = spe_context_create(0, NULL);
21     if (!spe) {
22         perror("spe_context_create");
23         exit(1);
24     }
25
26     ret = spe_program_load(spe, prog);
27     if (ret) {
28         perror("spe_program_load");
29         exit(1);
30     }
31
32     entry = SPE_DEFAULT_ENTRY;
33     ret = spe_context_run(spe, &entry, 0, NULL, NULL, &stop_info);
34     if (ret < 0) {
35         perror("spe_context_run");
36         exit(1);
37     }
38
39     ret = spe_context_destroy(spe);
40     if (ret) {
41         perror("spe_context_destroy");
42         exit(1);
43     }
44
45     ret = spe_image_close(prog);
46     if (ret) {
47         perror("spe_image_close");
48         exit(1);
49     }
50
51     return 0;
52 }

例題プログラム (3-2) Hello Worldプログラム (SPE用プログラム)

1 #include <stdio.h>
2 
3 int main(unsigned long long spe, unsigned long long argp, unsigned long long envp)
4 {
5     printf("Hello world!\n");
6 
7     return 0;
8 }

　Hello Worldプログラムのソースコードは以下のリンクからダウンロードできます。

ファイルダウンロード：hello.tar.gz

　ここでは、プログラムのコンパイル方法と実行方法について解説しますが、あらかじめ第1.4節の手順に従って開発環境を構築してください。SPEを利用したアプリケーションは、PPEプログラムとSPEプログラムから構成されていますので、それぞれのソースコードをコンパイルし、双方のELF実行ファイルを作成する必要があります。

　PPEプログラムのコンパイルには、gccコマンドを利用します。libspe2を利用するため、gccのリンカオプションとして-lspe2オプションを指定し、libspe2.soをリンクします。また、SPEプログラムのコンパイルには、spu-gccコマンドを利用します。用例 (3-7) にHello Worldプログラムの場合のコンパイル方法を示します。

用例 (3-7) プログラムのコンパイル

$ gcc -lspe2 hello_ppe.c -o hello_ppe.elf
$ spu-gcc hello_spe.c -o hello_spe.elf

　アプリケーションを実行するには、2つのプログラムのうちPPEプログラムのほうをシェルプロンプト上で起動してください。用例 (3-8) にHello Worldプログラムの場合の実行方法を示します。

用例 (3-8) プログラムの実行

$ ./hello_ppe.elf
Hello world!
$