Новости 
Конференция "XXI Всероссийская конференция Научный сервис в сети Интернет 2019" проходила 23 - 28 Сентября 2019 г. по адресу Россия, Новороссийск, пос. Абрау-Дюрсо, пансионат Моряк, НМП.
Доклады
Динамический анализ зависимостей по данным в системе SAPFOR
Динамический анализ зависимостей по данным в системе SAPFOR
Возможностей статического анализа программ часто оказывается недостаточно для исследования реальных приложений. Сложные граф управления и структура обращений к памяти приводят к консервативной оценке наличия зависимостей по данным. Для принятия решений о возможности распараллеливания циклов программы в системе SAPFOR был реализован динамический анализ зависимостей по данным. Анализ опирается на инструментацию программ в представлении LLVM и может быть выполнен для программ на языках C и Fortran. Использование статического анализа позволяет сократить множество анализируемых обращений к памяти, игнорируя обращения к скалярным переменным, информация по которым уже доступна. Также допускается выборочный анализ функций и циклов программы. Эти возможности позволяют заметно снизить накладные расходы на время выполнения программы, сохранив при этом полноту анализа. Разработанный инструмент был протестирован на тестах производительности из пакета NAS Parallel Benchmarks для языков C и Fortran. В процессе динамического анализа кроме традиционных видов зависимостей (flow, anit, output) также определяются переменные, зависимость о которым может быть устранена за счет приватизации или конвейерного выполнения циклов. Совместно с возможностями DVM и OpenMP это существенно облегчает, в том числе и ручное распараллеливание, облегчая задание соответствующих директив компилятора.
Докладчик: Н.А. Катаев.
Восстановление обращений к многомерным массивам в системе SAPFOR
Восстановление обращений к многомерным массивам в системе SAPFOR
Представление программ в виде LLVM IR позволяет проводить различные оптимизации с целью повышения качества анализа программ в системе SAPFOR (System FOR Automated Parallelization). Являясь единым для разных высокоуровневых языков, LLVM IR позволяет исследовать многоязыковые вычислительные комплексы. При этом оно теряет некоторые особенности программы, отражаемые ее представлением на языке высокого уровня. Одной из таких особенностей является многомерная структура используемых массивов. Знание многомерной структуры повышает точность анализа зависимостей по данным, так как линеаризованное представление массивов, размеры измерений которых являются переменными, может не быть аффинным выражением и к нему не удастся применить методы целочисленного линейного программирования. Кроме того, использование многомерных массивов позволяет повысить уровень параллелизма в программе за счет использования многомерных решеток процессоров и распараллеливания гнезд циклов, а не отдельных циклов в гнезде. Данная возможность естественным образом поддерживается в DVM-системе. В данной работе рассматривается подход, применяемый в системе SAPFOR для восстановления формы многомерных массивов и обращений к ним по их линеаризованному представлению в LLVM IR. Предложенный подход был успешно протестирован на различных приложениях.
Докладчик: Н.А. Катаев.
DVM-система предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую модель параллельного программирования (DVMH-модель) и являются расширением стандартных языков Си и Фортран. DVMH-модель позволяет создавать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров, в узлах которых в качестве вычислительных устройств наряду с универсальными многоядерными процессорами могут использоваться ускорители (графические процессоры или сопроцессоры Intel Xeon Phi). В статье представлены новые возможности DVMсистемы, которые были разработаны в последнее время.
Докладчик: В.А. Бахтин.
DVM-система предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую модель параллельного программирования (DVMH-модель) и являются расширением стандартных языков Си и Фортран спецификациями параллелизма, оформленными в виде директив компилятору. DVMH-модель позволяет создавать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров, в узлах которых в качестве вычислительных устройств наряду с универсальными многоядерными процессорами могут использоваться ускорители (графические процессоры или сопроцессоры Intel Xeon Phi). В статье описывается методика отладки параллельных программ в DVM-системе, а также новые возможности DVMотладчика.
Докладчик: В.А. Бахтин.
Разработка параллельного программного кода для расчетов задачи радиационной магнитной газодинамики и исследования динамики плазмы в канале КСПУ
Разработка параллельного программного кода для расчетов задачи радиационной магнитной газодинамики и исследования динамики плазмы в канале КСПУ
DVM-система предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую модель параллельного программирования (DVMH-модель) и являются расширением стандартных языков Си и Фортран спецификациями параллелизма, оформленными в виде директив компилятору. DVMH-модель позволяет создавать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров, в узлах которых в качестве вычислительных устройств наряду с универсальными многоядерными процессорами могут использоваться ускорители (графические процессоры или сопроцессоры Intel Xeon Phi). В статье описывается опыт успешного применения DVM-системы для разработки параллельного программного кода для расчетов задачи радиационной магнитной газодинамики и исследования динамики плазмы в канале КСПУ.
Докладчик: В.А. Бахтин.
Автоматизация преобразований последовательных программ для их последующего распараллеливания в системе SAPFOR
Автоматизация преобразований последовательных программ для их последующего распараллеливания в системе SAPFOR
Распараллеливание уже написанных последовательных программ часто требует значительных преобразований, так как в большинстве случаев данные программы хорошо оптимизированы для последовательного выполнения. Так как основной ресурс параллелизма содержится в циклах, то необходимо обеспечить в первую очередь их преобразование для устранения зависимостей и конфликтов, мешающих их анализу и распараллеливанию. К таким преобразованиям можно отнести: внос и вынос инварианта, объединение циклов в тесно-вложенные, расширение и сужение приватизируемых переменных, разбиение и слияние циклов и др. В данной статье будут рассмотрены два основных преобразования – расширение приватизируемых переменных, которое позволит устранить зависимость тесно-вложенного гнезда, и разделение циклов, которое позволит увеличить количество распараллеливаемых тесно-вложенных циклов. Полученные преобразования были проверены на некоторых программах NAS Parallel Benchmarks.
Докладчик: А.С. Колганов.
The DVM-approach to the development of parallel programs for heterogeneous computer clusters with accelerators. The basic capabilities of DVM and SAPFOR, which automate the parallelization of applications, are discussed.
В статье описан DVM-подход для разработки параллельных программ для гетерогенных вычислительных кластеров с ускорителями. Рассматриваются основные возможности систем DVM и САПФОР, автоматизирующих процесс распараллеливания прикладных программ.
DVM-система предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую модель параллельного программирования (DVMH-модель) и являются расширением стандартных языков Си и Фортран спецификациями параллелизма, оформленными в виде директив компилятору. DVMH-модель позволяет создавать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров, в узлах которых в качестве вычислительных устройств наряду с универсальными многоядерными процессорами могут использоваться ускорители (графические процессоры или сопроцессоры Intel Xeon Phi). В статье описывается опыт использования DVM-системы для распараллеливания различных прикладных программ. Рассматривается метод инкрементального или частичного распараллеливания, возможности системы для работы с неструктурированными сетками, новые средства для отображения MPI-программ на многоядерные процессоры и ускорители. Исследуется эффективность выполнения параллельных DVMH-программ на гетерогенных вычислительных кластерах K-10, K-100, Ломоносов и MVS-10P. Описаны основные преимущества DVM-подхода при разработке параллельных программ. Представлены основные возможности инструментов DVM-системы для анализа производительности и функциональной отладки параллельных программ. Определяются направления для дальнейшего развития DVM-системы.
Конференция "Параллельные вычислительные технологии 2019" проходила 2 - 4 Апреля 2019 г. по адресу Россия, Калининград, Балтийский федеральный университет.
Доклады
Преобразование программ на высокоуровневом языке программирования на основе результатов анализа низкоуровневого представления программ в системе SAPFOR
Преобразование программ на высокоуровневом языке программирования на основе результатов анализа низкоуровневого представления программ в системе SAPFOR
В статье рассматривается подход, позволяющий использовать результаты анализа низкоуровневого представления программы для выполнения ее преобразований на уровне исходного кода. Данный подход применяется в системе SAPFOR (System FOR Automated Parallelization) для приведения программ к потенциально параллельному виду и последующему выявлению в них неявного параллелизма. Для анализа программ используется система компиляторов LLVM (Low Level Virtual Machine). В качестве представления программы используется LLVM IR. Clang применяется для выполнения преобразований на уровне исходного кода. В статье рассматриваются преимущества выполнения анализа программ на уровне LLVM IR и особенности выполнения его преобразований с целью повышения качества проводимого анализа для исходной программы на языке высокого уровня.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проекты 17-01- 00820 и 18-01-00851.
Докладчик: Н.А. Катаев.
Автоматическое инкрементальное распараллеливание больших программных комплексов с помощью системы SAPFOR
Автоматическое инкрементальное распараллеливание больших программных комплексов с помощью системы SAPFOR
Основная сложность разработки параллельной программы для кластера – необходимость принятия глобальных решений по распределению данных и вычислений с учетом свойств всей программы, а затем выполнения кропотливой работы по модификации программы и ее отладки. Большой объем программного кода, а также многомодульность, многовариантность и многоязыковость, затрудняют принятие решений по согласованному распределению данных и вычислений. Опыт использования предыдущей системы САПФОР показал, что при распараллеливании на кластер больших программ и программных комплексов необходимо уметь распараллеливать их постепенно, начиная с наиболее времяемких фрагментов и постепенно добавляя новые фрагменты, пока не достигнем желаемого уровня эффективности параллельной программы. С этой целью предыдущая система была полностью переработана, и на ее основе была создана новая система SAPFOR (System FOR Automated Parallelization). Для решения поставленной задачи будет рассмотрен метод инкрементального, или частичного распараллеливания, идея которого заключается в том, что распараллеливанию подвергается не вся программа целиком, а ее части (области распараллеливания) – в них заводятся дополнительные экземпляры требуемых данных, производится распределение этих данных и соответствующих им вычислений. В данной статье будет рассмотрено применение автоматического отображения программ на кластер с помощью предложенного метода инкрементального распараллеливания на примере программного комплекса, решающего задачу моделирования добычи залежей нефти и газа
Докладчик: А.С. Колганов.
DVM-система предназначена для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH. Эти языки используют единую модель параллельного программирования(DVMH-модель) и являются расширением стандартных языков Си и Фортран спецификациями параллелизма, оформленными в виде директив компилятору. DVMH-модель позволяет создавать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров, в узлах которых в качестве вычислительных устройств наряду с универсальными многоядерными процессорами могут использоваться ускорители (графические процессоры или сопроцессоры Intel Xeon Phi). В статье описывается методика отладки параллельных программ в DVM-системе, а также рассматриваются новые возможности DVM-отладчиков.
Докладчик: В.А. Бахтин.