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

16314. Определение прогибов балки на двух опрах 95 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОГИБОВ БАЛКИ НА ДВУХ ОПОРАХ Цель работы Приобретение практических навыков по измерению прогибов балки. Содержание работы. Балка это стержень нагруженный силами действующими в направлении перпендикулярном его оси. В инженерной практике часто воз
16315. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ 321.5 KB
  ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ Теоретические основы эксперимента Геометрическая лучевая оптика Согласно электромагнитной теории диапазон видимого света представляет собой электромагнитные волны определенной длины : от 40105 см до 7...
16316. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКРАШЕННОГО РАСТВОРА ПРИ ПОМОЩИ КОЛОРИМЕТРА КФО 290.5 KB
  Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКРАШЕННОГО РАСТВОРА ПРИ ПОМОЩИ КОЛОРИМЕТРА КФО Теоретические основы эксперимента Физика взаимодействия света с веществом Взаимодействие света и среды в общих чертах можно представить следующим
16317. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 66.5 KB
  Лабораторная работа ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Практическая часть Упражнение №1. Изучение состояния поляризации лазерного излучения Оптическая схема лаб
16318. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ФОТОМЕТРИИ 194 KB
  ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ФОТОМЕТРИИ Теоретическая часть Разнообразные действия света обусловлены наличием определенной энергии излучения световой энергии. Непосредственное восприятие света обусловлено действием световой энергии на любой приемник способный реагиро...
16319. Дифракция Фраунгофера 231.5 KB
  Лабораторная работа № 7 Дифракция Фраунгофера Теоретические основы эксперимента Многие явления наблюдаемые в обыденной жизни говорят о том что свет распространяется прямолинейно. Солнечный свет луч прожектора луч лазера ассоциируются в нашем сознании с п...
16320. Дифракция Френеля 292 KB
  Лабораторная работа № 8 Дифракция Френеля Теоретические основы эксперимента Многие явления наблюдаемые в обыденной жизни говорят о том что свет распространяется прямолинейно. Солнечный свет луч прожектора луч лазера ассоциируются в нашем сознании с прямы...
16321. ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА 139 KB
  Лабораторная работа ИЗУЧЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА Упражнение 1. Поляризация света при отражении от плоской границы. Явление Брюстера Описание лабораторной установки Оптическая схема установки представлена на рис.2.1. На оптичес...
16322. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ И НЕИЗВЕСТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРНОГО РАСТВОРА ПРИ ПОМОЩИ ПОЛЯРИМЕТРА СМ – 3 164 KB
  Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ И НЕИЗВЕСТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРНОГО РАСТВОРА ПРИ ПОМОЩИ ПОЛЯРИМЕТРА СМ 3 Описание лабораторной установки Поляриметр круговой СМ3 используемый в данной работе применяется для измерения угла вращения пл