Комплекс инструментальных средств разработки программ для вычислительных систем с параллельной архитектурой

• Автор: Стефанов, Константин Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Общая характеристика работы

ГЛАВА 1. Существующие методы и системы анализа последовательных программ для распараллеливания

1.1 Задача анализа структуры программных комплексов

1.2 Причины создания автономных систем анализа программ

1.3 Инструментарий для анализа структуры программ

1.4 Постановка задачи

ГЛАВА 2. Эволюционные компоненты комплекса инструментальных средств

2.1 Подходы к добавлению анализируемых языков программирования

2.2 Исследование общей структуры программных комплексов

2.3 Исследование управляющей структуры отдельных подпрограмм

2.4 Исследование информационной структуры подпрограмм

2.5 Модули целевых преобразований (эксперты)
2.6 Подсистема визуализации и интерфейс с пользователем
ГЛАВА 3. Архитектура и принципы построения технологического инструментария
3.1 Принципы построения технологического инструментария
3.2 Общая структура инструментария
3.3 Уровень внутреннего представления
3.4 Блоки анализа и преобразований
3.5 Зависимые от языка блоки

3.6 Не зависимые от языка блоки
3.7 Уровень модулей целевых преобразований (экспертов)
3.8 Уровень интерфейсов
ГЛАВА 4. Реализация базовых модулей технологического инструментария
4.1 Разбор программы и перевод во внутреннее представление
4.2 Блоки, реализуемые вычислениями на деревьях
4.3 Модули определения свойств и их связь с внутренним представлением
4.4 Подключение внешних модулей
Заключение
Список литературы

Общая характеристика работы
В последнее время все более широкое распространение получают компьютерные методы решения задач. Из-за высокой вычислительной сложности многих методов значительная часть задач не может быть решена без привлечения параллельных вычислительных систем и суперкомпьютеров. Ставшие неотъемлемой частью архитектуры суперкомпьютерных систем элементы параллелизма активно используются в структуре процессоров вплоть до персональных ЭВМ. Вместе с этим, уже более чем тридцатилетняя практика работы с параллелизмом показывает, насколько трудным является этот процесс. Создание программного обеспечения, помогающего эффективно осваивать вычислительные системы с параллельной архитектурой, а также стоящая в этом же ряду задача адаптации большого числа существующих программ под новые компьютеры является важной и актуальной проблемой.
При адаптации последовательных программ для параллельных компьютеров необходимо определять целое множество свойств, которые указывают на имеющийся потенциальный параллелизм исследуемых программ и возможные способы их преобразования. Несмотря на то, что между необходимыми свойствами имеется много общего, набор их весьма велик и специфичен для разных архитектур. Выявление этих свойств обычно возлагается на пользователя, поскольку методы, использующиеся в штатных компиляторах параллельных систем, как правило оказываются не в состоянии обеспечить достижение нужного уровня производительности.
Для помощи пользователям создаются специальные технологии параллельного программирования и разрабатываются автономные системы ана-

дальнейшем мы будем называть модулями-экспертами или просто экспертами. Таким образом предоставляется возможность написания собственных модулей без знания деталей устройства всей системы V-Ray.
В рамках данной работы осуществлена реализация интерфейса для подключения модулей-экспертов к системе V-Ray. Эксперт — это блок, имеющий некоторую конкретную целевую функцию. Он компилируется вместе со всей системой, но связи его с остальной системой имеют определенный интерфейс, через который эксперт пользуется предоставляемой системой функциональностью по анализу и преобразованию программ. Например, в качестве эксперта может быть блок, который осуществляет распараллеливание программы под конкретную систему программирования (ОрепМР, DVM и т.п.)
2.5.1 Регистрация эксперта в системе. Для обеспечения связи модуля-эксперта с базовой системой он должен быть в ней зарегистрирован. Эксперт реализуется как класс на языке Си++. Имеется абстрактный класс, базовый для всех классов экспертов. Для регистрации эксперта необходимо объявить глобальную переменную специального шаблонного типа, специализированного конкретным типом эксперта. Определять эту переменную желательно в анонимном пространстве имен, чтобы не добавлять ненужных объектов в глобальное пространство имен.
При инициализации этой переменной при запуске программы происходит включение конструктора эксперта в специальный список.
2.5.2 Порождение экспертов. По команде пользователя, подаваемой выбором специального пункта в меню «Expert» (подробнее изменения графического интерфейса пользователя, сделанные для работы с экспертами, описаны в п. 2.6), происходит порождение объектов для всех заре-