77309

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Схема функционирования разрабатываемых в последние годы систем отладки примерно следующая в ходе вычислений собираются данные о работе процессов которые являются входными при построении того или иного вида отображения например графов вызовов или графов потоков данных. Однако все эти приемы скорее носят характер паллиативов изза возникающих проблем с реализацией как самого процесса вывода данных так и с интерфейсом удобным для программиста. В этой связи можно рассмотреть методику и среду распределенного и параллельного...

Русский

2015-02-02

33 KB

0 чел.

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

В.Л. Авербух, М.О. Бахтерев, П.А. Васёв, А.П. Уросов

ИММ УрО РАН, УрФУ, г. Екатеринбург

Кажется естественным использовать средства визуализации, как для нужд программирования параллельных вычислений, так и для представления работы уже готовых программных комплексов. В середине 90-ых годов XX века было разработано множество систем визуализации программного обеспечения параллельных вычислений, которые разбиваются на следующие классы:

визуальные языки параллельного программирования;

визуальные отладчики правильности параллельных программ;

визуальные средства отладки и настройки эффективности параллельных программ.

В последние годы, судя по нашим наблюдениям, интенсивность разработок в области визуализации программного обеспечения параллельных вычислений довольно резко снизилась. Практически прекратилась разработки новых визуальных средств параллельного программирования. Насколько можно судить по текущим публикациям, почти нет новых разработок универсальных средств визуальной отладки правильности и эффективности. Правда, появились средства отладки для распределенных сред и для гибридных (включающих графические процессоры) вычислителей.

Схема функционирования разрабатываемых в последние годы систем отладки примерно следующая - в ходе вычислений собираются данные о работе процессов, которые являются входными при построении того или иного вида отображения, например, графов вызовов или графов потоков данных.

Отметим, что визуализация реальных параллельных программ приводит к громоздким и зачастую не интерпретируемым изображениям.

Методы решения этой проблемы существуют. Например, активно используются приемы семантического зуминга, позволяющие “сворачивать” и “разворачивать” визуальные блоки, отображающие отдельные части программы. Можно использовать идеи “бесконечного экрана” и/или “полета” над визуальным пространством. Методики визуализации на базе виртуальной и расширенной реальности также могут применяться как при создании, так и при отладке параллельных программ.

Однако все эти приемы, скорее, носят характер паллиативов из-за возникающих проблем с реализацией, как самого процесса вывода данных, так и с интерфейсом, удобным для программиста. Также ограниченную роль играет использование тех или иных метафор визуализации параллельных вычислений. Разработчики программных комплексов используют в той или иной мере визуализированный инструментарий, но почти все программы пишутся в традиционном, по сути, текстовом режиме.

Представляется, что решения возникающих проблем следует искать на путях создания новых методик параллельного программирования. В этой связи можно рассмотреть методику и среду распределенного и параллельного программирования RiDE, опирающуюся на модели потока данных (dataflow). В рамках RiDE с самого начала проектирования подразумевалось использование метафор разработки и визуализации.

В основе RiDE лежит технология динамической генерации графа потока данных, описываемого при помощи правил, представляющих узлы графа, дуги между которыми задаются именами передаваемых в ходе вычисления блоков данных. Текущая реализация основана на хранилищах, отвечающих за хранение данных и анализ текущего множества правил с целью найти готовое к активации. То есть, ищется такое правило, вычислительную процедуру которого уже можно запустить по факту наличия в хранилище необходимых для этого запуска данных.

Для представления работы параллельных программ, написанных для системы RiDE, разработан прототип визуализатора RideVis. В качестве сущностей визуализации выступают хранилище, данные, процессы, количество процессоров в системе. В качестве событий, на которых основывается визуализация, выступают добавление/удаление данных в хранилище, запуск/завершение процессов, чтение/запись данных в хранилище. По количеству отображаемых вокруг процессов прочитанных данных, а также по состоянию хранилища, можно сделать первые выводы об эффективности работы программ, написанных для системы RiDE. В визуализаторе предусмотрено несколько динамических видов отображения работы системы, которые могут использоваться для иллюстративной визуализации.

В дальнейшем планируется разработка инструмента для анализа корректности созданного программистом потока данных. Предполагается, что граф потока данных, узлы которого представляют запущенные при активировании правила, динамически разворачивается во время вычисления. Если в вычислении активируются тысячи правил, то проверить корректность структуры этого графа можно только визуально. Развитие системы визуализации может быть связано с реализацией ряда отладочных функций и разработкой средств для статистического анализа эффективности работы программ для системы RiDE. Рассматривается также возможность создания базового инструментария для визуального программирования.

Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 14 "Интеллектуальные информационные технологии, математическое моделирование, системный анализ и автоматизация" при поддержке УрО РАН, проект  09-П-1-1003.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32532. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧИТЕЛЯ-ПРЕДМЕТНИКА 1.5 MB
  Для отображения даты подходящей будет ориентация текста под углом в 90 градусов для всей третьей строки и горизонтальное и вертикальное выравнивание по центру а для ячейки S3 ещё и с переносом по словам. Вообще полученный список имеет смысл запомнить на будущее поскольку он наверное потребуется ещё не раз и в других таблицах связанных с классом. Поскольку сдвиг будет производиться вертикально вниз то во всех фигурирующих в формуле адресах цифровая составляющая увеличится на единицу для следующей строки затем ещё на единицу для...
32533. Использование графического редактора для решения задач на разрезание 351 KB
  Рассмотрим линии разбивающие фигуру Ф на части из которых можно составить фигуру Ф' и кроме того линии разбивающие фигуру Ф на части из которых можно составить фигуру Ф . Те и другие линии разбивают фигуру Ф на более мелкие части из которых можно составить как фигуру Ф' так и Ф . Доказанная теорема позволяет в принципе разрезать один из двух равновеликих многоугольников на части и сложить из них другой многоугольник. Фигура будет разрезана на две части вдоль прямой линии.
32534. Использование графического редактора для изображения пространственных фигур 299 KB
  Показывается как построить треугольник по его трем элементам биссектрису угла серединный перпендикуляр прямую параллельную данной и т. Возьмем правильный шестиугольник рис. Получим шестиугольник изображенный на рисунке 1 б. Получим шестиугольник изображенный на рисунке 1 в который и будет искомой параллельной проекцией исходного правильного шестиугольника.
32535. Этапы проектирования и разработки ЭС 41 KB
  Поскольку ППС программа то к процессу его разработки можно применить те технологические принципы которые используются при создании программных систем с учетом специфики будущего применения такого рода программ. Исходным пунктом при создании ППС является определение цели обучения. Очень ответственным с точки зрения разработки ППС является уровень детализации учебных вопросов на котором производится содержательный анализ вопросов выбор способа достижения учебных целей и принимается решение об автоматизации той или иной части учебной...
32536. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ 106.5 KB
  Разработка и использование ЭС образовательного назначения ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ЭС. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ Специфика разработки программных средств. Разработка программных средств имеет ряд специфических особенностей Прежде всего следует отметить некоторое противостояние: неформальный характер требований к ПС постановки задачи и понятия ошибки в нем но формализованный основной объект разработки  программы ПС. Этот творческий характер разработки ПС сохраняется до самого ее конца.
32537. ДИАЛОГ УЧАЩИХСЯ С ЭВМ. ОБЩЕПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДИАЛОГА. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБЩЕНИЯ 74.5 KB
  Разработка и использование ЭС образовательного назначения ДИАЛОГ УЧАЩИХСЯ С ЭВМ. Система должна оказывать поддержку попыткам обучаемых научиться общению с системой и не вызывать раздражения у учащихся принуждая их вести диалог если они этого не хотят. Широкое использование фактического диалога может отрицательно сказаться на отношении учащихся к. Не допускайте отрицательных оценок мышления памяти внимания учащихся.
32538. РАЗРАБОТКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА 129.5 KB
  Окна подразделяются на первичные и вторичные. Прочие порождаемые им окна относятся ко вторичным которые в свою очередь могут быть дочерними и всплывающими. Внережимные и дочерние окна служат для организации параллельных ветвей диалога. Пользователь может выбирать активное окно переключаясь между дочерними и внережимными или первичным и внережимными окнами если дочерние окна отсутствуют.
32539. ВЫБОР ФОРМ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ 470 KB
  ВЫБОР ФОРМ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ЭС применяются разнообразные формы представления информации: текст и гипертекст графика и гиперграфика видео анимация звук интерактивные трехмерные изображения. По способу формирования изображения они подразделяются на матричные растровые векторные и функциональные. Пиксель является минимальным адресуемым элементом матричного изображения. При любом увеличении качество векторного изображения не меняется.
32540. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПОВ УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНЫХ ЗАДАЧ 398 KB
  Типизация учебнотренировочных задач Напомним что основным средством контроля знаний в ЭС служат УТЗ результаты и ход выполнения которых оцениваются автоматически. Целесообразно чтобы программа включала в себя единое множество УТЗ из которого выбирались задачи используемые в том или ином контрольном блоке в зависимости от представления в нем содержания курса и требований к знаниям обучаемых. Необходимо чтобы уровень тематического деления множества УТЗ соответствовал минимальному охвату учебного материала блоком контроля. Таким образом...