Модель параллельных вычислений визуального граф-ориентированного языка

• Автор: Востокин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 154 с.

1. Анализ способов автоматизации параллельного программирования

1.1. Критерии сравнения способов автоматизации параллельного программирования

1.2. Архитектуры параллельных ЭВМ.

1.3. Автоматическое распараллеливание программ и параллельное программирование

1.4. Методы параллельного программирования

1.5. Текстовые и визуальные языки параллельного программирования

1.5.1. Представление параллелизма в текстовых языках.

1.5.2. Представление параллелизма в визуальных языках

1.5.3. Модели параллельных вычислений

Выводы и основные результаты.

2. Модель параллельных вычислений языка

2.1. Метод описания моделей дискретных систем.
2.2. Модель программирования последовательных вычислений
языка .
2.3. Переход от последовательной модели программирования языка к параллельной модели языка
2.4. Модель программирования параллельных вычислений языка
2.5. Модель исполнения языка .
2.6. Преобразование графических программ в код на компилируемом языке.
2.6.1. Построение схемы преобразования и определение мест вставки операций синхронизации.
2.6.2. Построение оптимального механизма синхронизации
2.6.3. Построение механизма оповещения о возникновении
события
Выводы и основные результаты.
3. Архитектура системы автоматизации параллельного программирования .
3.1. Визуальный язык программирования .
3.1.1. Общие сведения
3.1.2. Обозначения используемые в последовательных программах.
3.1.3. Переменные и управление областями видимости переменных.
3.1.4. Обозначения используемые для управления потоками в многопоточных программах.
3.2. Форматы основных файлов языка
3.2.1. Формат файла определения неграфических объектов
3.2.2. Формат файла графагрегата
3.2.3. Формат файла псевдокода.
3.3. Схема трансляции программ на визуальном языке в код на компилируемом языке
Выводы и основные результаты
4. Анализ эффективности параллельных программ, построенных с использованием визуального языка
4.1. Параллельный алгоритм решения уравнения Лапласа
4.1.1. Постановка задачи и последовательный алгоритм
решения уравнения Лапласа.
4.1.2. Метод распараллеливания последовательного алгоритма решения уравнения Лапласа.
4.1.3. Анализ временных характеристик параллельного алгоритма решения уравнения Лапласа.
4.1.4. Анализ влияния средства программирования на эффективность программы. Метод оценки эффективности
4.2. Представление параллельного алгоритма решения уравнения Лапласа на визуальном языке
4.2.1. Граф верхнего уровня для решения уравнения Лапласа. Взаимодействие между процессами сегментов.
4.2.2. Графы задающие алгоритм работы процессов в
сегментах.
4.2.3. Экспериментальное исследование быстродействия программы, построенной по графическому описанию на визуальном языке
4.3. Адаптация графических программ для решения подобных
задач.
Выводы и основные результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ


Типовые архитектуры параллельных ЭВМ и математические теории описания параллелизма позволяют выделить общие свойства как параллельных методов обработки информации, так и аппаратуры, при помощи которой эти методы реализуются. Такие знания являются основой технологического подхода к решению задачи организации параллельных вычислений. Данный подход является противоположным анализу частных параллельных алгоритмов, ориентированных на решение некоторой конкретной вычислительной задачи для арого заданного типа ЭВМ. В соответствии с вышеизложенным, актуальным и перспективным направлением исследований является разработка визуальных языков параллельного программирования, ориентированных на компьютеры соагееТат ММЕ архитектуры, как технологической основы для организации параллельных вычислений. Данная работа посвящена разработке графической программной модели параллельных вычислений и визуального языка параллельного программирования. Описываемая модель программирования основана на последовательной модели вычислений визуального языка системы ГРАФ и технологии графосимволического программирования ,. В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие задачи исследования. Анализ имеющихся средств и методов автоматизации параллельного программирования, а также моделей описания параллельных процессов. Разработка графической модели программирования параллельных процессов на основе графического языка последовательного программирования . Разработка модели исполнения, ориентированной на кластерные и симметричные мультипроцессорные системы. Разработка алгоритма трансляции программы для модели исполнения. Разработка синтаксиса визуального языка. Разработка архитектуры системы визуального программирования. Экспериментальная проверка эффективности программы на визуальном языке. Методы исследования. В диссертационной работе используются методы формального описания параллельных процессов, логика предикатов, методы системного объектноориентированного анализа, теория формальных грамматик, теория графов, методы математического анализа. Научная новизна. Предложена графическая модель программирования параллельных процессов, позволяющая представлять параллельную программу в виде ориентированного помеченного графа, совмещающего в себе свойства как диаграммы потоков управления, так и диаграммы потоков данных. Предложена модель исполнения параллельной программы, ориентированная на архитектуры кластерных и симметричных мультипроцессорных систем. Разработан метод автоматической трансляции программ, соответствующий предложенной модели исполнения. Разработаны синтаксис и архитектура среды программирования визуального языка . Практическая ценность работы заключается в разработке системы визуального параллельного программирования , которая позволяет автоматизировать разработку параллельных программ для кластерных и симметричных мультипроцессорных систем. Программы, разработанные с использованием системы удобны для модификации, легко настраиваются для исполнения на системах с разным числом процессоров и разными операционными системами. Результаты диссертационной работы получены в ходе исследований, проведенных в гг. Самарском филиале Российского научноисследовательского института информационных систем. Практическая ценность подтверждена актами внедрения. Самарского государственного аэрокосмического университета. Метод проектирования подсистем распределенной и параллельной обработки, основанный на использовании визуального языка , внедрен в производственный процесс МИАЦ Главного управления здравоохранения администрации Самарской области. XXIII Гагаринские чтения Москва, Всероссийской студенческой научной конференции Королевские чтения Самара, Первой и Второй международной молодежной школесеминаре БИКАМП СанктПетербург, и IV Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления Таганрог, VI Международной конференции Математика, компьютер, образование Пущино, Международном симпозиуме Надежность и качество, посвященном 5летию Российской Академии наук Пенза, .