Руководство программиста
Содержание
1. Назначение программы
1.1. Назначение
1.2. Условия применения
2. Характеристика программы
2.1. Программа и параллельный алгоритм
2.2. Особенности функционального подхода к распараллеливанию
2.3. Примеры программ
2.3.1. Числа Фибоначчи
2.3.2. Краткая характеристика языка Т++
2.3.3. Рекурсивный обход дерева
2.4. Разработка программ на языке T++
2.5. Особенности реализации в различных операционных системах
2.5.1. OpenTS для Windows
2.5.1.1. Платформа Windows Compute Cluster Server
2.5.1.2. Инсталлятор
2.5.1.3. Набор для разработчика (SDK)
2.5.1.4. Интеграция с Visual Studio 2005
2.5.1.5. Сборка T-приложений
2.6. Особенности организации параллельных вычислений при помощи Т- системы
2.7. Программное обеспечение Т-системы и дополнительные возможности
2.7.1. Компилятор языка Т++
2.7.2. Архитектура ядра Т-системы
2.8. Сервисные возможности Т-системы
2.9. Алгоритм поддержки общей памяти
2.9.1. Решения, использованные при построении Супер памяти
2.9.2. Описание архитектуры и программной реализации Супер памяти
2.9.3. Передача значений с узла на узел
2.9.4. Алгоритм работы сборщика программного мусора
2.9.5. Операции присваивания и «замораживания» неготовых величин
2.9.6. Возможное расширение адресного пространства супер памяти для поддержки распределенных вычислительных сетей
2.10. Планирование в OpenTS
2.10.1. Постановка задачи
2.10.2. Алгоритм планирования
2.11. Метапланировщик OpenTS
2.12. Поддержка отказоустойчивости исполнения Т-приложений
2.12.1. Неготовые значения и незавершенные по причине сбоя вычисления
2.12.2. Вектор перерождений
2.12.3. Вектор посещений
2.12.4. Классы повреждений Т-функции в случае сбоя
3. Обращение к программе
3.1. Интерфейсы C++
3.2. Пример программы, использующей супер потоки (уровень S)
3.3. Использование Т-структур и массивов переменного размера
3.4. Описание классов реализации системы OpenTS
3.4.1. Уровень супер памяти и супер потоков
3.4.2. Уровень мобильных объектов, мобильных ссылок и мобильных заданий
3.4.3. Уровень поддержки Т-семантики
3.4.4. Сервисные классы
3.5. Опции конвертера t++
3.6. Определение Т-контекста во время исполнения программы
4. Сообщения
4.1. Цветовая схема
4.2. Сообщения о фатальных ошибках
4.3. Информационные сообщения
5. Приложение A. Пример вставки и замены листьев в дереве.
6. Приложение B. Использование динамического массива.
Назначение программы
Назначение
Т-система — среда программирования с поддержкой автоматического динамического распараллеливания программ. Для реализации концепции автоматического динамического распараллеливания программ в Т-системе предложена новая модель организации вычислительного процесса, основанная на следующих базовых принципах:
В качестве основной парадигмы рассматривается функциональное программирование.
Программа представляет собой набор чистых функций. Каждая функция может иметь несколько аргументов и несколько результатов.
В то же время тела функций могут быть описаны в императивном стиле (на языках типа FORTRAN, C и т. п.). Важно только, чтобы:
· всю информацию извне функция получала только через свои аргументы;
· вся информация из функции передавалась только через явно описанные результаты.
Вызов функции G, производимый в процессе вычисления функции F, выполняется нетрадиционным способом (так называемый сетевой вызов функции). При этом порождается новый процесс с несколькими входами (в соответствии с числом аргументов функции G) и несколькими выходами (в соответствии с числом результатов функции G). Выходы нового процесса связываются с соответствующими переменными процесса F отношением поставщик-потребитель и, тем самым, переменные-потребители принимают неготовые (не вычисленные) значения. Порожденный процесс G должен вычислить функцию G и заменить неготовые значения у всех своих потребителей на соответствующие результаты функции G.
Условия применения
Для использования ПО Т-система в принципе подходит любая программно-аппаратная платформа, удовлетворяющая следующим требованиям:
SMP-компьютер, кластер или мета-кластер с процессорами одной из следующих архитектур:
· Intel или AMD IA-32;
· Intel или AMD x86-64;
· PowerPC или PowerPC-64;
· ОС Linux, ядро не ниже 2.4.20 (лучше 2.6).
· Windows Compute Cluster Server.
Коммуникационная среда MPI одного из следующих видов:
· LAM;
· MPICH;
· MP-MPICH;
· SCALI;
· MPICH-G2;
· MPICH-GM;
· PACX (MetaMPICH);
· PVM;
· MVAPICH;
· MS MPI.
Характеристика программы
Программа и параллельный алгоритм
Все современные технологии распараллеливания призваны автоматизировать переход от программы, записанной на языке, удобном для человека, к параллельному алгоритму, который при соответствующей аппаратной поддержке позволяет получить выигрыш в производительности по сравнению с последовательным выполнением аналогичной программы на монопроцессоре. В силу сложности этой задачи, на пути распараллевания возникают те или иные проблемы, и никем пока не предложен универсальный способ для их решения. Различные подходы разнятся своими ключевыми идеями, которые в совокупности и обуславливают сильные и слабые стороны каждой конкретной технологии, и как следствие этого, имеют ту или иную область своего эффективного применения. Наиболее характерной чертой Т-системы является использование парадигмы функционального программирования для обеспечения динамического распараллеливания программ. При этом в Т-системе найдены и реализованы весьма эффективные формы как для собственно организации параллельного счета (синхронизация, распределение нагрузки), так и для сочетания функционального стиля с императивными языками программирования (в Т-системе используется гладкое расширение привычных для большинства программистов языков C, C++, Fortran). Наиболее явно преимущества Т-системы проявляются на задачах, в которых:
· априорно (до начала счета) неизвестно, как распараллелить работу;
· вычислительная схема близка к функциональной модели, то есть может быть эффективно представлена с помощью совокупности функций, рекурсивно вызывающих друг друга;