Методология поддержки разработки эффективных параллельных программ

• Автор: Бабкова, Варвара Вадимовна
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 89 с. : ил.

Оглавление
1. Введение

2. Современное состояние технологий разработки параллельных программ.

3. Методология разработки параллельных программ в среде РагЛауа.

3.1. Методология.

3.2. Оценка максимального потенциально достижимого ускорения.

3.3. Исследование гнезд циклов на возможность параллельного выполнения

3.4. Преобразование гнезд циклов к виду, допускающему параллельное выполнение.

3.5. Распределение данных по узлам вычислительной сети.

3.6. Выбор операций обмена данными.

3.7. Оценка границ области масштабируемости и времени счета на реальных данных

4. Механизм контрольных точек
5. Программа моделирования интенсивных атмосферных вихрей
6. Заключение
7. Список литературы.
.
1. Введение
Актуальность


Список литературы. Актуальность. Одной из фундаментальных проблем параллельного программирования является проблема организации высокопродуктивных вычислений. Под высокопродуктивными вычислениями понимается комплексный подход к оценке качества высокопроизводительных программ, при котором учитывается не только время выполнения (эффективность), но и ресурсы, затраченные на разработку. В настоящее время обеспечение высокой продуктивности существенно осложняется тем, что промышленная разработка прикладных параллельных программ для систем с распределенной памятью (кластеры) ведется на последовательных языках программирования с явным использованием обращений к коммуникационной библиотеке MPI, что связано с необходимостью ручной доводки программ (распределение данных, шаблоны коммуникаций и др. Актуальной является задача Создания технологических процессов и поддерживающих их инструментальных средств разработки параллельных программ позволяющих сократить неприемлемо высокие затраты времени и человеческих ресурсов на разработку приложений. Конечно, наиболее кардинальным решением было бы создание нового языка высокого уровня, который обеспечил бы возможность разрабатывать параллельные программы с помощью оптимизирующих компиляторов. Но, к сожалению, исследования по высокоуровневым языкам параллельного программирования, проводившиеся, начиная с года, не увенчались успехом. Ни один из разработанных языков: HPF (и его Лт*-версия HP Java), Cilk, UPC (и его Java-версия Titanium) и ряд других менее известных языков, -не сумел решить поставленных перед ним задач. Отметим также, что надежды, связанные с созданием языков нового поколения XI0, Chapel, Fortress, даже, несмотря на то, что эти языки требуют более детально описывать структуру параллельной вычислительной среды, пока не оправдываются. В отличие от разработки последовательных программ, где достаточно хорошо развиты технологические средства, в настоящее время не существует устоявшихся технологических процессов, позволяющих разрабатывать параллельные программы гарантированного качества. Кроме того, существующие инструментальные средства, как правило, базируются на использовании целевой аппаратуры, что связано со значительными накладными расходами, как по времени разработки, так и по используемым ресурсам. Цель диссертационной работы. В ИС РАН разрабатывается интегрированная инструментальная среда ParJava поддерживающая разработку параллельных программ. Целью диссертационной работы является исследование и создание методологии поддержки разработки параллельных программ и реализация ее в рамках среды ParJava, которая разрабатывается в Институте системного программирования РАН. Также целью диссертационной работы является реализация и апробирование методологии и соответствующих инструментальных средств на классе численных приложений, связанных с решением сильно нелинейных многокомпонентных трехмерных систем уравнений в частных производных смешанного типа. Научная новизна. Исследована, разработана и апробирована методология поддержки создания масштабируемых параллельных программ решения задач математической физики в среде РапГауа. Разработай и реализован в среде Раг. Та-а механизм оптимальной организации контрольных точек. В рамках предлагаемой методологии разработан масштабируемый параллельный алгоритм численного моделирования процессов и условий генерации интенсивных атмосферных вихрей (ИЛВ) в модели трехмерной сжимаемой атмосферы. Практическая значимость работы определяется тем, что разработанные инструментальные средства позволяют существенно уменьшить накладные расходы на разработку параллельных приложений, как по времени разработки, так и по используемым ресурсам. Кроме того, была реализована масштабируемая параллельная программа, моделирующая развитие интенсивных атмосферных вихрей в трехмерной сжимаемой сухоадиабатической атмосфере, которая позволила физикам проверять, исследовать и развивать теорию ИЛВ. По теме диссертации опубликовано семь работ [1-7], в том числе две - в изданиях по перечню ВАК.