77293

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ТРАССЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

В литературе можно найти самые разные подходы к визуализации трасс выполнения параллельных программ. В докладе мы приведем как обзор существующих решений так и предложения по новым подходам к разработке средств визуализации трасс. Поэтому приемы хорошо помогавшие при визуализации данных лет двадцать назад например использование Visul Informtion Seeking Mntr ldquo;Overview first zoom nd filter then detilsondemndrdquo; не срабатывают. Активно используются методы визуализации трассы выполнения на базе разнообразных метафор...

Русский

2015-02-02

32.5 KB

0 чел.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ТРАССЫ ВЫПОЛНЕНИЯ
ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ

В.Л. Авербух, Д.В. Манаков

Институт математики и механики им. Н.Н.Красовского УрО РАН, Екатеринбург

Визуализация трассы выполнения параллельных и распределенных программ служит важным инструментом отладки правильности и эффективности параллельных вычислений. Накоплен значительный опыт разработок такого сорта. В литературе можно найти самые разные подходы к визуализации трасс выполнения параллельных программ. В докладе мы приведем как обзор существующих решений, так и предложения по новым подходам к разработке средств визуализации трасс.

Очевидно, что текст программы является ключевым видом отображения при отладке. В разработках 90-ых годов, как правило, использовались те или иные текстовые виды отображения и представления различных графов выполнения программы с анимационным показом цепочек передач управления. Однако, главная проблема, возникающая при создании систем трассировки, заключается в огромном и все возрастающем объеме подлежащих анализу данных. Поэтому приемы, хорошо помогавшие при визуализации данных лет двадцать назад (например, использование Visual Information Seeking Mantra “Overview first, zoom and filter, then details-on-demand”), не срабатывают.

Активно используются методы визуализации трассы выполнения на базе разнообразных метафор визуализации, предполагающих использование анимации. В опубликованных в последние годы работах можно найти примеры использования в системах отладки правильности и эффективности разнообразных метафор. Среди них, в частности, традиционные метафоры города или ландшафта, а также новая метафора мозга. Идея визуализации работы мозга при предъявлении ему каких-либо стимулов перенесена на визуализацию активности программы или приложения (вызов процедур и функций, ввод/вывод и пр.). Однако интерпретация анимационных графических выводов, полученных в рамках интересной метафоры мозга не представляется очевидной. В системах отладки правильности и эффективности параллельных вычислений традиционно большую роль играет работа с графом вызовов программы. При двумерном представление графа вызовов значительной по объему и сложной по структуре программы с большой глубиной вложенности вызовов функций и большим количеством пользовательских функций возникают сложности в двумерном отображении протяженной структуры на экране. Поэтому созданы прототипные реализации представления графа вызовов на базе использования как «дву-с-половиной мерной», так и трехмерной графики. Реализованы представления графа вызовов на базе метафоры здания и метафоры молекулы. Рядом авторов проведен сравнительный анализ метафор и построенных на их базе двумерных и трёхмерных изображений для представления сущностей параллельного программирования (прежде всего, трасс выполнения программ). В тоже время представляется важным не только проверять пригодность метафор для решения поставленных конкретных задач, но и формализовать оценку качества графических выводов, полученных при тех или иных методах визуализации. Методы оценки необходимо разрабатывать на основе формальной модели с последующей верификаций и валидацией как метафор, так и самих результатов визуализации. Так один и тот же кусок кода может выполняться на разных процессорах за разное время. Очевидно, что возникающие временные интервалы могут рассматриваться в рамках теории возможности или информационного разрыва. Теоретические исследования полезны и в плане создания новых метафор. В ряде систем компьютерной визуализации хорошо зарекомендовало себя применение комплексного или множественного вида отображения. При этом подразумевается использование нескольких разделенных видов отображения, между которыми в процессе интерпретации и взаимодействия устанавливаются взаимосвязи. (Можно привести аналогию из области черчения, когда трехмерное тело представляется в виде трех проекций.) Для рассмотрения и формализации данного примера можно ввести несколько групп базисных функций, таких как «Информативность и избыточность» и «Полнота и точность», обеспечивающие целостное восприятие и детализацию. Результатом применения множественного вида отображения может являться не только сокращение объема информации, но и понижение размерности, в том числе и когнитивной. Для решения задачи представления трассы выполнения параллельных программ мы предлагаем использование комплексного вида отображения, включающего:

– например, представление графа вызовов программы, реализованного, в частности, на базе метафоры промышленного ландшафта или метафоры молекулы;

– текстового представления программы;

– виды отображения для представления данных об эффективности параллельных программ, используемые в системах информационной визуализации, например, «информационная стена» («информационная фреска») или «параллельные координаты»;

– возможности «полета» над «программным ландшафтом» или между «атомами» молекулы, причем маршрут «полета» увязывается с выводом текста программы;

– возможности изменения уровня детализации как «метафорического», так и текстового вывода трассы за счет «подъема/спуска» при полете.

Необходима разработка средств визуального сопровождения процессов разработки, анализа и отладки программного обеспечения. То есть реализация системы визуализации должна вестись совместно с пользователями, разработчиками сложного программного обеспечения параллельных и распределенных вычислений, с учетом их повседневной деятельности по отладке правильности и эффективности программных комплексов.

Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных исследований УрО РАН “Информационные, управляющие и интеллектуальные технологии и системы”, проект 12-П-1-1034.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80418. Теоретико-методичні підходи і практичні рекомендацій щодо удосконалення системи управління капіталом ТОВ «ПАО» 1.64 MB
  Розвиток ринкових відносин та інтеграція України у світове економічне співтовариство потребують нових підходів до управління економікою як на макрорівні, так і на рівні окремих підприємств. Особливого значення набувають проблеми створення таких механізмів управління фінансами підприємств...
80420. Изучение особенностей адаптации к роли матери у женщин, имеющих детей разного возраста 731.5 KB
  Важность материнского поведения для развития ребенка его сложная структура и путь развития множественность культурных и индивидуальных вариантов а также огромное количество современных исследований в этой области позволяют говорить об особой актуальности изучения материнства...
80421. ОРГАНІЗАЦІЯ ТА ОБЛІК РОЗРАХУНКІВ З ОПЛАТИ ПРАЦІ (НА МАТЕРІАЛАХ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ПІДПРИЄМСТВ БЕРЕЗАНСЬКОГО РАЙОНУ) 1.56 MB
  Актуальність даного питання посилюється ще й тим, що в сучасних умовах здійснюється адаптація існуючої системи обліку та організації праці відповідно до міжнародних стандартів, впроваджуються нові методики організації обліку оплати праці на підприємствах.
80422. Развитие интеллектуальных умений при обучении математике (на примере умений анализировать, синтезировать, алгоритмизировать) 526 KB
  Чтобы учащиеся могли глубже осознать междисциплинарные связи, понять возможность переноса результатов с одного учебного предмета на другой, у них не должно создаваться впечатления, будто каждый предмет призван решать свои, отдельные от других дисциплин, задачи.
80423. Разработка алгоритма изготовления детали «Втулка-регулирующая» 862 KB
  Простейшие токарные станки были известны еще в глубокой древности. Эти станки были весьма примитивны по конструкции: заготовка вращалась от ножного привода, а режущий инструмент приходилось держать в руках. Работа на таких станках была непроизводительной, утомительной и неточной.
80424. Проектирование высокоскоростной корпоративной сети на базе технологии СЦИ 2.27 MB
  Данная дипломная работа заключается в разработке схемы проектирования и технической реализации корпоративной сети связи, на основе технологии СЦИ, с целью создания каналов связи высокого качества между 11-ми объектами, расположенными на территории Волгоградской области.
80425. Разработка финансовой модели проекта птичника на ЗАО «Агрофирма Боровская» 859 KB
  Необходимость существенного повышения уровня и качества жизни населения выдвигает в качестве неотложной задачи ускорение формирования нового агропромышленного производства на основе модернизации и ускоренного развития инновационных процессов, совокупности последовательно осуществляемых...