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

28811. Почему «Хрущевское десятилетие» вошло в историю страны как «оттепель»? Укажите основные направления хрущевских реформ 14.42 KB
  Смерть Сталина устранение от власти Берии положило конец массовому террору в стране. Критика культа личности Сталина разбудила советское общество порождала веру надежду на изменение к лучшему.
28812. Эпоха «развитого социализма» 1965-1985. Почему все попытки модернизации социализма были неудачны 15.78 KB
  Почему все попытки модернизации социализма были неудачны 14 октября 1964 г. Брежнева не был эпохой застоя как утверждала перестроечная историография как не стал и не мог стать периодом официально провозглашенного развитого социализма. Эпоха развитого социализма – закономерный и неизбежный этап кризисного развития советской тоталитарной системы.
28813. СССР в 1985-1991. Каковы основные причины и цели политики «перестройки» 14.88 KB
  Развал СССР. Перестройка общее название совокупности политических и экономических перемен проводившихся в СССР в 1986 1991 годах. В ходе перестройки особенно со второй половины 1989 года после I Съезда народных депутатов СССР резко обострилось политическое противостояние сил выступающих за социалистический путь развития и партий движений связывающих будущее страны с организацией жизни на принципах капитализма а также по вопросам будущего облика Советского Союза взаимоотношений союзных и республиканских органов государственной...
28814. Распад СССР. Становление суверенной России 16.01 KB
  Представители русского населения в Верховном Совете СССР создали фракцию Союз отстаивая права русского населения в союзных республиках которое непременно пострадало бы и пострадало в случае распада СССР.Начавшееся потепление в отношениях с Западом шло лишь за счет уступок со стороны СССР в 1989 г. СССР терял статус великой державы.
28815. Дайте сравнительный анализ программам политических партий в России в начале 20в. 15.01 KB
  Умеренноконсервативноекрыл о возглавляла партия октябристов Союз 17 октября. названа в честь Манифеста 17 октября. Программные цели: дальнейшее развитие политических свобод дарованных Манифестом 17 октября идеал ограниченная конституционная монархия.
28816. Февральская революция и падение монархии. В чем сущность новой власти, возникшей в России после Февраля 15.2 KB
  В сложившейся обстановке правительство и сам царь проявили неспособность к быстрым и решительным действиям. Правительство было тесно связано с буржуазными общественными организациями возникшими в годы войны Всероссийский земский союз Городской союз Центральный военнопромышленный комитет. В своей Декларации Временное правительство объявило амнистию политическим заключённым гражданские свободы замену полиции народной милицией реформу местного самоуправления.
28817. Какие альтернативы открывались перед страной после Февральской революции? Почему они не были реализованы? В чем причины победы большевиков в октябре 1917г. 18.82 KB
  решающий перевес был на стороне Советов большевиков. Корнилов смог установить свою власть в стране; однородносоциалистическую если бы была выполнена резолюция II Съезда Советов о создании правительства из представителей всех социалистических партий; большевистсколеворадикальную с приходом к власти большевиков началась реализация этой модели общественного развития России. Нерешительные попытки Керенского избавиться от наиболее ненадёжных частей Петроградского гарнизона приводят только к тому что они дрейфуют влево и переходят на...
28818. Как происходило становление советской политической и социально-экономической системы? Деятельность большевистской партии и советского правительства в 1917-1920гг. 20.72 KB
  Власть и командные высоты в экономике крупная и средняя промышленность внешняя торговля финансовая системы транспорт оставались в руках большевиков которые не отказывались от конечной цели социализма шли к ней не прямым политики военного коммунизма а обходным путем с помощью товарноденежных отношений. Реальная политическая власть принадлежала Президиуму ВЦИК и Совету народных комиссаров СНК который присвоил себе не только исполнительную но и законодательную власть. Особое внимание уделялось формированию аппарата...
28819. Объясните название и сущность политики военного коммунизма 14.24 KB
  Решение о прекращении военного коммунизма было принято 21 марта 1921 года на X съезде РКПб и введен НЭП. Политика военного коммунизма включала комплекс мероприятий затронувших экономическую и социальнополитическую сферу. Основой военного коммунизма были чрезвычайные меры в снабжении городов и армии продовольствием свертывание товарноденежных отношений национализации всей промышленности включая мелкую продразверстка снабжение населения продовольственными и промышленными товарами по карточкам всеобщая трудовая повинность и...