ВИЗУАЛЬНАЯ ПОДДЕРЖКА РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОДА
Автор:В.Л. Авербух, А.Ю. Кулаков, Р.О. Судариков
Источник: XII Международный семинар «Супервычисления и математическое моделирование». Саров, Госкорпорация по атомной энергии «РОСАТОМ», 2010, стр. 11-12.
Несмотря на большие усилия, которые программистское сообщество предприняло в предшествующие годы для создания универсальных систем визуального программирования параллельных вычислений, решающего успеха в данной области так и не достигнуто. В крупных исследовательских центрах, накопивших за десятилетия огромный объем разнообразных программ для последовательных ЭВМ, в связи с переходом на суперкомпьютерные вычисления возникла задача их переноса на параллельные архитектуры. В каких-то случаях эта задача решается за счет компиляторов, осуществляющих автоматическое распараллеливание программ. В каких-то – можно найти соответствующие “параллельные” библиотеки и пакеты, могущие решить необходимые задачи, да еще и повысить эффективность счета. Однако часто необходимо распараллеливать “старые” последовательные коды, реализующие сложные модели, так что без “ручного” вмешательства специалиста обойтись нельзя. Для выполнения этих задач необходимы квалифицированные специалисты, хорошо знающие и суть решаемой задачи, и структуру последовательной программы и владеющие непростыми навыками параллельного программирования. Представляется, что создание вспомогательных визуальных сред поддержки распараллеливания программ сможет облегчить работу специалистов и увеличить эффективность и надежность распараллеливания.
Нами разработан макет средств визуальной поддержки распараллеливания в двух вариантах - параллелизма на основе общей памяти и параллелизма на основе передачи сообщений с использованием библиотек OpenMP и MPI соответственно. На начальном этапе был проведен выбор функционального наполнения системы визуальной поддержки. По нашему мнению, прежде всего, такая система должна содержать средства визуализации процесса анализа кода на предмет выявления потенциального параллелизма. Предполагается, что пользователь по ходу анализа и обработки текста вносит изменения в текст последовательной программы для ее распараллеливания. В минимальном варианте в качестве средства визуализации процесса анализа кода реализована простая подсветка определенных синтаксических конструкций в тексте программы. Реализована также возможность выбора словаря подсветки. Одновременно с этим происходит построение графического отображения полученного параллельного кода. При перемещении курсора в тексте редактируемого кода происходит выделение соответствующего фрагмента картинки в графическом окне.
В случае MPI в соседнем (левом) окне строится картинка-подсказка, показывающая результат работы пользователя, например, распараллеливание кода на заданное количество процессов. В правом окне выводится анимация работы введенных фрагментов программы, содержащих, например, такие функции, как MPI_Bcast и MPI_Reduce.
В случае OpenMP в окне рядом с текстом выводится граф, показывающий порождение исполняющих нитей (потоков). Анимация в данном макете показывает потенциальную конкуренцию потоков за использованные одновременно участки памяти, что позволяет выявить возможные опасные места в программе.
В результате программист может работать как с самим кодом распараллеленной программы, и с ее графическим представлением. На следующем этапе предусматривается увязка анимационной картинки с данными, полученными при выполнении (или симуляции выполнения) параллельной программы.
Разработанные макеты средств визуальной поддержки распараллеливания являются базой для дальнейших исследований и разработок. Прежде всего, они должны использоваться при обсуждении со специалистами того, каким должен быть полный набор функций будущей системы.