Исследование и разработка методов оценки масштабируемости и производительности программ, параллельных по данным

• Автор: Падарян, Вартан Андроникович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Оглавление

1. Введение.

2. Системы, поддерживающие разработку параллельных программ с использованием символьной интерпретации

3. Модель параллельной программы и сс интерпретация

3.1 Описание модели

3.2 Моделирование коммуникационных функций.

3.3 Интерпретация модели.

Интерпретация базовых блоков.

3.4 Частичная интерпретация

3.5 Оценка времени выполнения программы

3.6 Интерпретация коммуникационных функций при оценке времени

работы программы.
3.7 Точность оценки времени
4. Описание программного обеспечения.
4.1 Работа среды РагГауа при построении оценки времени выполнения
параллельной программы.
4.2. Построение статических моделей классов
4.3. Компоновка модели.
4.4. Интерпретатор параллельной программы
4.5 Обработка исключительных ситуаций в интерпретаторе.
4.6. Редукция вершин модели
4.7. Частотное профилирование параллельной программы.
4.8. Инструментирование исходного кода.
4.9. Сбор частотного профиля и трассы параллельной программы.
4 Коррекция
4 Анализ контекста базовых блоков.
4 Получение оценок времени работы базовых блоков
4 Ограничения реализации
5. Результаты численных экспериментов.
6. Заключение.
Литература


Различные среды разработки предоставляют прикладному программисту близкие возможности, и их отличие состоит, в основном, в том, какую часть анализа разрабатываемой программы их авторам удалось перенести с целевой вычислительной системы на инструментальный компьютер. Следует отмстить, что при уменьшении доли временных ресурсов целевой системы в процессе разработки и отладки время и стоимость разработки сокращаются, а среда разработки становится более комфортной для пользователя. Одной из первых сред разработки параллельных программ является среда Pablo, реализованная в Университете штата Иллинойс []. Pablo - исследовательская среда, в рамках которой анализируются различные подходы и методики разработки параллельных программ. В развитии этой среды принимают участие различные исследовательские группы, поэтому она содержит различные реализации одних и тех же инструментов, дублирующие инструменты, а также инструменты, полезность которых с точки зрения существующих методик разработки параллельных программ сомнительна. Такая среда не ориентирована на прикладного программиста. Ее назначение - помогать системным программистам при разработке новых инструментальных средств путем использования ими инструментов, реализованных в рамках среды. Все компоненты системы Pablo используют единый формат данных SDDF, который, подобно XML, позволяет определять как структуру представления данных, так и сами данные, обеспечивая, таким образом, возможность интеграции различных компонент Pablo. В частности, формат SDDF позволил включить в среду Pablo сторонние средства профилирования программ, такие как аппаратные счетчики производительности MIPS RIOk, систему PAPI [] и профилирующий компилятор pghpf []. Одной из сред разработки, реализованных на основе среды Pablo, является среда SvPablo [J. Среда SvPablo предназначена для настройки производительности параллельной программы при ее разработке. Управление средой и отображение собранных данных выполняются с помощью графического пользовательского интерфейса (среда визуализации интегрирована со средой разработки). В среде SvPablo реализована возможность интерактивного инструментирования исходного кода прикладной программы [] при выполнении се синтаксического разбора (для языков С и Fortran). В целях минимизации влияния инструментального кода допускается инструментирование только функций и внешних циклов гнезд. Во время отладочного запуска прикладной параллельной программы на целевой вычислительной системе SvPablo собирает отладочные данные. При использовании аппаратных счетчиков производительности можно получать такие метрики, как число ошибочных предсказаний ветвлений, промахи кэша первого и второго уровней, число витков аппаратно поддерживаемых циклов. Так как при этом объем собираемой информации существенно меньше, чем при сборе трассы, такой подход позволяет применять среду для параллельных программ с длительным временем работы или выполняющихся на большом количестве процессоров. После завершения отладочного запуска отладочные данные, полученные на отдельных узлах, используются для вычисления метрик всей параллельной программы. Среда SvPablo использует согласованную систему окон для сопоставления полученных метрик с соответствующими фрагментами исходного кода. Изначально пользователь рассматривает свою программу на уровне процедур и может затем увеличить уровень детализации вплоть до отдельной строки кода. Метрики демонстрируются рядом с рассматриваемой процедурой (строкой кода) в виде прямоугольников различного цвета. Каждый цвет соответствует определенному диапазону значений метрики. Похожий набор функциональностей предоставляет среда PGI CDK (Portland Group Incorporated Cluster Development Kit) []. Основу среды составляют распараллеливающие компиляторы языков C/C++ и Fortran, анализатор профилей и отладчик. Среда позволяет выявлять свойства параллельных программ, написанных с применением библиотек MPI и ОрспМР. В рамках среды предлагается следующая технология работы с параллельной программой. Профиль параллельной программы (как на уровне процессов, так и на уровне нитей) собирается за счет инструментальных вставок, внедренных компилятором в программу. В системе поддерживаются различные типы профилирования.