· система не должна ограничивать выбор, а по возможности, должна и подсказывать варианты распараллеливания;

· система должна допускать вмешательство пользователя, т.е. принятие решений самим пользователем;

1.4 C уть и актуальность проблемы

Преимущества OpenMP:

1) Разработчик не создает новую параллельную программу, а просто последовательно добавляет в текст последовательной программы OpenMP-директивы.

2) OpenMP - достаточно гибкий механизм, предоставляющий разработчику большие возможности контроля над поведением параллельного приложения.

3) Предполагается, что OpenMP-программа на однопроцессорной платформе может быть использована в качестве последовательной программы, т.е. нет необходимости поддерживать последовательную и параллельную версии. Директивы OpenMP просто игнорируются последовательным компилятором.

4) Одним из достоинств OpenMP его разработчики считают поддержку так называемых "orphan" (оторванных) директив, то есть директивы синхронизации и распределения работы могут не входить непосредственно в лексический контекст параллельной области.

5) OpenMP - стандарт, который разработан представительным форумом (HP, IBM, Intel, SGI, Sun, Fujitsu, NEC) для программирования мультипроцессоров и DSM-систем

6) Поддерживается в компиляторах языков Fotran, C, C++ для всех основных типов процессоров.

Однако, "легкость" программирования на OpenMP возможно еще упростить, за счет "системы автоматизации распараллеливания". Если "последовательный" программист будет видеть анализ своей программы и рекомендации по распараллеливанию, "умственные затраты" на вставку распараллеливающих директив сведутся к минимуму или пропадут вообще. Другой вариант использования системы - анализ эффективности уже распараллеленной программы или сравнение ее с другими вариантами распараллеливания. В этом случае заметно облегчается поиск оптимального распараллеливания. Таким образом, при существовании такой системы любой последовательный программист сможет без дополнительной подготовки преобразовывать свой код к "параллельному" варианту. Это особенно актуально для программистов, производящих сложные вычисления, занимающие огромное количество времени. Использование мультипроцессорных систем должно дать заметное ускорение таких вычислений.

2. Цели дипломной работы

2.1 Цели проекта "Система автоматизации распараллеливания"

Данная дипломная работа является лишь частью проекта автоматизации распараллеливания программ, поэтому сначала остановимся на проекте.

Рис. 8. Проект: Система автоматизации распараллеливания.

На Рис. 8 схематически показаны составляющие проекта: "Анализ программы", "Эксперт для мультипроцессора" (OpenMP) и "Эксперт для кластера" (DVM).

Пользователь создает последовательную программу на языке Fortran. В итоге работы системы, пользователь получает информацию для анализа:

· дерево циклов; для каждого цикла – его параметры и атрибуты (результаты анализа);

· описания данных;

· описание использования массивов в циклах и найденные зависимости;

· список предложенных (в том числе рассмотренных, но отвергнутых) вариантов распределения (задача "Эксперта");

· созданные и модифицируемые пользователем наборы конфигураций целевой машины и размеров задач;

· для каждого предложенного варианта распараллеливания (всех конфигураций и размеров) и каждого цикла и всей программы, как корня дерева циклов, – оценки времени выполнения и качества распараллеливания для данного варианта (задача "Эксперта");

Программа, поступая в систему автоматизации распараллеливания, проходит анализ, на основании которого формируется База Данных, в которую входят: дерево циклов; описания массивов, описание использования массивов в циклах; дополнительные комментарии.

С информацией из базы данных "Эксперты" ищут самые оптимальные способы распараллеливания и добавляют информацию о них в базу данных. Код программы на выходе системы не изменяется, а всего лишь добавляются комментарии, где рекомендуется вставить директивы OpenMP или DVM (возможно несколько лучших вариантов), насколько будут эффективны эти вставки, а также информация из анализа.

2.2 Цели "Эксперта для мультипроцессора"

Цель данного диплома – разработка программы, реализующей "Эксперт для мультипроцессора" в проекте. На основании данных, полученных на стадии анализа, и характеристик конкретного мультипроцессора "Эксперт" должен занести в базу данных информацию о комментариях (директивах OpenMP), которые должны быть вставлены в программу, которая получится на выходе системы, а также информацию о прогнозируемой эффективности распараллеливания. Таким образом, "Эксперт" генерирует, оценивает и выбирает лучшие варианты распределения вычислений и локализации данных. Эксперт не изменяет код программы, а лишь вносит в базу данных информацию о "наилучших рекомендациях по распараллеливанию". Эта информация впоследствии и будет выдана пользователю.

2.3 Входные данные

Описание цикла содержит:

· указание на переменную цикла;

· первое, последнее значение;

· наличие в цикле операторов ввода-вывода, побочных выходов и т.п.

· оценка трудоемкости одного витка цикла;