77346

МЕТОДЫ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ПОТОКА ДАННЫХ. ПРОТОТИП СИСТЕМЫ

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Ему необходимо заботиться о распределении вычислительных задач синхронизации обмене данными и так далее. С другой стороны создаются среды для решения определённых классов задач в основном это касается задач для которых применим параллелизм по данным. Методика базируется на понятиях хранилища задач и правил. Задачей называется программа которая во время исполнения считывает данные с определёнными именами из хранилища и в результате своего исполнения формирует новые данные которые записываются в хранилище.

Русский

2015-02-02

21.5 KB

0 чел.

МЕТОДЫ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ПОТОКА ДАННЫХ. ПРОТОТИП СИСТЕМЫ.

М.О. Бахтерев, П.А. Васёв

ИММ УрО РАН, Екатеринбург 

Популярные средства параллельного программирования, такие как MPI и OpenMP, требуют от программиста подробного описания большого количества сущностей. Ему необходимо заботиться о распределении вычислительных задач, синхронизации, обмене  данными и так далее. Существуют различные подходы к упрощению процесса программирования и исполнения параллельных вычислений. С одной стороны, создаются универсальные средства автоматического распараллеливания программ (как для исполнения в системах с общей памятью, так и в многомашинных конфигурациях). С другой стороны, создаются среды для решения определённых классов задач (в основном это касается задач, для которых применим параллелизм «по данным»). Также разрабатываются универсальные инструменты, пытающиеся упростить технические аспекты процесса программирования параллельных и распределённых систем.

Иногда при создании подобных средств разработчики пытаются использовать нестандартные парадигмы вычислений. Одной из таких парадигм является поток данных – Dataflow [1]. В различных вариантах методики, основанные на парадигме потока данных, применяются для создания процессорных архитектур, суперкомпьютеров в целом, для программной организации вычислительных потоков в рамках одного процесса и взаимодействия процессов в распределённой вычислительной среде.

В настоящей работе описывается разработанная авторами методика и технические средства для программирования в параллельных распределённых средах. Методика основана на анализе различных, в том числе и собственных, моделей потока данных. Цель данной разработки – упростить процесс создания параллельных программ, и сделать это не в ущерб эффективности исполнения вычислительных кодов. Предлагаемая методика вычислений возникла в результате продолжительной теоретической работы над архитектурой операционной системы для распределённых вычислений [2].

Методика базируется на понятиях хранилища, задач и правил. Хранилище содержит в себе именованные данные, по отношению к которым доступны три операции – запись (создание), чтение и удаление. Хранимые данные являются самодостаточными - это не очереди, но некие единицы информации с уникальными именами. Задачей называется программа, которая во время исполнения считывает данные с определёнными именами из хранилища и в результате своего исполнения формирует новые данные, которые записываются в хранилище. Правилом называется такая конструкция, которая определяет условия и параметры запуска задач. Правило содержит в себе:

  1.  Список имён данных, которые необходимы для выполнения задачи.
  2.  Список соответствия глобальных имён данных (находящихся в хранилище) локальным именам (с которыми и будет работать задача).
  3.  Список задач (программ), которые необходимо запустить.
  4.  Действия, совершаемые в случае успешного выполнения задач (3).

Правило считается готовым к исполнению, когда в хранилище присутствуют все данные c именами из списка (1). После успешного исполнения правило удаляется из списка выполняемых правил.

Процесс программирования и проведения вычислений происходит следующим образом. Прежде всего, разрабатываются программные коды задач. При этом в рамках одного вычисления могут использоваться любые комбинации языков, а также целевых аппаратных сред. Например, часть задач можно реализовать на графических ускорителях. Затем, формируется файл инициализации, в котором описываются начальные правила системы. В дальнейшем эти правила могут дополняться – при выполнении задачах или  завершающих действий других правил. Кроме правил, в файле инициализации указываются начальные данные, которые помещаются в хранилище.

После подачи команды на запуск вычислительная среда ищет правила, готовые к исполнению, и запускает указанные в них задачи на подходящих свободных вычислительных ресурсах. В результате часть правил исполняется, формируя новые данные и освобождая ресурсы для других правил. Среда продолжает поиск и выполнение правил вплоть до исчерпания всех правил, приостановки работы с внешней стороны или выявления ошибки.

Предлагаемая методика позволяет достаточно просто и эффективно реализовать проведение вычислительного эксперимента на гибридных архитектурах, динамическое изменение количества вычислительных узлов во время самого вычисления, работу в глобально-распределённых условиях, автоматическое создание контрольных точек, приостановку и продолжение вычисления прозрачным для программиста образом, использование распределённые хранилищ данных, а также обеспечивает ряд других преимуществ.

На основе предложенной методики авторами в рамках проекта RIDE разрабатывается прототип среды параллельного программирования. Первые версии показывают реализуемость предлагаемых идей и лаконичность программных конструкций для описания правил. Можно надеяться, что в результате развития этой среды удастся достичь главной цели – сделать процесс создания распределённых вычислительных программ более простым и эффективным.

Список литературы.

  1.  Dennis J., Data Flow Supercomputers // Computer, Vol.13, No.11, pp.48-56, 1980.
  2.  Бахтерев М.О., Описание параллельных вычислений при помощи замыканий // Тезисы 10-го Международного семинара "Супервычисления и Математическое моделирование", РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, с. 31-32, 2008.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54638. Урок – путешествие на Олимп 43 KB
  Трагедия с греческого переводиться как Афинский район Керамик дал название Пантикапей это современная Эгейское море назвали в честь царя Во время Марафонской битвы греки сражались с Правление Перикла называют золотым Сколько подвигов совершил Геракл Кого не допускали на Афинское собрание...
54639. Формирование компетентности продуктивной творческой деятельности у учащихся по информатике путем решения олимпиадных задач 155.99 KB
  Программа решения данной задачи в среде TurboPscl может быть такой: Vr mnzsxmxmin: integer; begin z:=0; writeln‘Введи количество конфет одной разновидности и количество конфет другой; redlnmn; if n m then begin mx:=n; min:=m end else begin mx:=m; min:=n end; for x:=1 to mx do begin if mx mod x=0 then begin s:=mx div x; if min mod s=0 then if s 1 then begin writeln‘Коробок с одинаковым набором конфет может быть:; writelns штук; z:=1 end; end; end; if z=0 then writeln‘Конфеты можно поместить только в одну коробку; redln...
54640. Ми – майбутні олімпійці 49 KB
  Ведучий: Добрий день любі друзі шановні вболівальники. Ведучий: А зараз я вам представляю учасників сьогоднішнього свята Ведучий: Прошу команд привітати одна одну. Ведучий: Отже команди увага старт Ведучий: Оголошуємо перший конкурс. Ведучий:.
54641. Гурток з історії «Олімп» 217.5 KB
  З одного боку такий склад стимулює діяльність учнів які лише починають вивчати предмет бо старшокласники демонструють вже сформовані за роки навчання вміння навики допомагають молодшим учням з іншого боку можуть виникати проблеми повязані з часом бо у старшокласників закінчуються заняття значно раніше ніж в учнів 56 класів. Планування історичного гуртка Олімп Тема заняття Блок 1 1. Організаційне заняття 2. Підсумкове заняття...
54642. Вперед олімпійці. Позакласний захід 51 KB
  Розвивати руховий апарат, фізичні вміння учнів. Впроваджувати елементи класичної аеробіки в систему фізичного виховання. Сприяти розвитку уваги, дисциплінованості, кмітливості. Виховувати у учнів любов до фізичної культури та свідоме ставлення до здорового способу життя.
54643. Единый Всеукраинский Олимпийский урок 227.5 KB
  1 ведущая: 28 веков над землёй пронеслись И теперь до сих пор Слышен стук колесниц Праздник спорта живёт И огонь не погас Олимпийские игры Славит Пегас 2 ведущий: В живописной долине Средь статуй Богов Собирались атлеты Элитных кругов И спортивная песня От века до века Захватила и скифа и тавра и грека Греческий танец исполняют учащиеся 1011классов 1 ведущая: Но до...
54644. Розв'язування вправ та задач на додавання, віднімання та множення натуральних чисел 185.5 KB
  Цього разу щоб отримати підказку вам необхідно розвязати таке завдання на картці. Молодці Отримуйте свою відгадку Катерина Серебрянська художня гімнастика 1996 рік літня олімпіада Лілія Підкопаєва спортивна гімнастика 1996 рік літня олімпіада Рустам Шарипов спортивна гімнастика 1996 рік літня олімпіада Хто же наступний Візьміть аркуш який лежить у кожного на парті. Розв'язання: 28  45 1260 114 448  25 1374 11200 12574 Відповідь: 12574 Тимур Таймазов важка атлетика 1996 рік літня олімпіада Розвяжемо...
54645. Характеристика олигополии 20.84 KB
  Экономисты обозначают условия, в которых протекает рыночная конкуренция, термином рыночная структура. Структура рынка определяется количеством и размерами фирм, характером продукции, легкостью входа на рынок и выхода из него, доступностью информации