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

64502. ЖК и ЭЛТ мониторы: плюсы и минусы. 29 KB
  В последнее время очень большой популярностью стали пользоваться ЖК мониторы а ЭЛТ мониторы почемуто отошли на задний план. Первый и самый значимый плюс ЖК монитора в том что он компактен и занимает мало места в отличие от своего собрата ЭЛТ.
64503. Эссе по роману П.Коэльо «Алхимик» о секрете счастья 10.13 KB
  Что ведет к подлинному счастью Беглый взгляд на нашу собственность и приоритеты на наше общество и средства массовой информации со всей очевидностью показывает что именно большинство людей искренне считают приносящим подлинное счастье: вещи причем самые разные.
64504. Творческий вклад Л.Н.Гумилёва в историческую науку. Фазы этногенеза и их характеристика. Примерная периодизация 21.55 KB
  Открытие формирование нового этноса связано с наличием у некоторых индивидов внутреннего стремления к целенаправленной деятельности всегда связанной с изменением окружающего общества или природы причём достижение цели часто губительно...
64505. Понятие права, его сущность и социальное назначение 29 KB
  Профессиональное понимание права практикующими юристами обыкновенно базируется на определении права как совокупности правовых норм право в объективном смысле исходящих от государства или поддерживаемых им в качестве масштаба средства решения юридических дел.
64506. Основные свойства формы костюма 32.5 KB
  Создание художественно-выразительной формы основная задача художника-модельера так как именно изменение формы одежды и является модой. Рассмотрим важнейшие из них помогающие созданию художественной выразительности предмета: величина это соотношение размеров формы с размерами других форм при их сопоставлении...
64507. «РУССКИЙ ЯЗЫК И КУЛЬУТРА РЕЧИ» КАК ЯЗЫКОВЕДЧЕСКАЯ ДИСЦИПЛИНА 15.65 KB
  Это определенный уровень владения нормами литературного языка степень умения использовать различные средства языка в соответствии с целями и задачами речи. Коммуникативный аспект КР: Высокая культура речи заключается в умении найти...
64509. Бытие науки. Характеристика основных аспектов бытия науки 29 KB
  Наука как познавательная деятельность. Как и другие способы познания наука возникает из практической деятельности людей. В отличие от этого наука однажды возникнув из практики по мере дальнейшего развития начинает...
64510. Принцип недискриминации в соглашениях ВТО 15.92 KB
  Основной принцип развития современной мжд. торговой системы – недискриминация. Он реализуется через РНБ – означает, что преимущества предоставленные товару из одной из договаривающихся сторон, должны распространяться на все аналогичные товары всех договаривающихся сторон.