МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени М.В.ЛОМОНОСОВА

КАФЕДРА СИСТЕМНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема:

Динамический анализ программ на языке Си

1.Содержание

1. Содержание 1

2. Введение 2

3. Постановка задачи 10

4. Описание динамического анализатора 11

5. Алгоритмы 22

6. Примеры статических и динамических анализаторов 24

7. Заключение 26

8. Литература 28

9. Приложение 29

2.Введение

В последнее время все более широкое распространение во всем мире получают супер-ЭВМ, а элементы параллелизма понемногу проникают во все типы компьютеров вплоть до персональных. Поэтому задача создания эффективных параллельных программ, а также адаптации для параллельных компьютеров огромного количества уже существующих последовательных приложений становится все более важной.

Из-за крупного распространения различных параллельных аппаратных платформ сделало очевидным тот факт, что на сегодняшний день проблема реализации параллельных вычислений в большей мере является проблемой программного обеспечения, а не аппаратных средств.

Самый распространенный подход к разработке параллельных программ, основанный на использовании программных пакетов типа PVM или MPI и ручном статическом распараллеливании, требует от разработчика повышенного объема специальных знаний и навыков и значительных затрат времени как на этапе разработки программ, так и при их отладке. Автоматизация этого подхода с использованием распараллеливающих компиляторов, снижая затраты на этапах разработки и отладки, всё же не позволяет избавиться от основного недостатка статических методов: чрезвычайно высокая алгоритмическая сложность задач, связанных с оптимальным статическим распараллеливанием программ может в общем случае привести к недостаточной глубине распараллеливания.

Две Парадигмы Программирования

В настоящее время существуют два основных подхода к программированию вычислений, эти подходы в литературе часто называют парадигмами программирования.

Развитие фундаментальных и прикладных наук, технологий требует применения все более мощных и эффективных методов и средств обработки информации. В качестве примера можно привести разработку реалистических математических моделей, которые часто оказываются настолько сложными, что не допускают точного аналитического их исследования. Единственная возможность исследования таких моделей, их верификации (то есть подтверждения правильности) и использования для прогноза - компьютерное моделирование, применение методов численного анализа. Другая важная проблема - обработка больших объемов информации в режиме реального времени. Все эти проблемы могут быть решены лишь на достаточно мощной аппаратной базе, с применением эффективных методов программирования.

Производительность современных компьютеров на много порядков превосходит производительность первых ЭВМ и продолжает возрастать заметными темпами. Увеличиваются и другие ресурсы, такие как объем и быстродействие оперативной и постоянной памяти, скорость передачи данных между компонентами компьютера и т.д., совершенствуется архитектура ЭВМ.

Вместе с тем следует заметить, что уже сейчас прогресс в области микроэлектронных компонентов сталкивается с ограничениями, связанными с фундаментальными законами природы. Вряд ли можно надеяться на то, что в ближайшее время основной прогресс в быстродействии электронно-вычислительных машин будет достигнут лишь за счет совершенствования их элементной базы. Переход на качественно новый уровень производительности потребовал от разработчиков ЭВМ и новых архитектурных решений.

Две модели программирования: последовательная и параллельная

Традиционная архитектура ЭВМ была последовательной. Это означало, что в любой момент времени выполнялась только одна операция и только над одним операндом. Совокупность приемов программирования, структур данных, отвечающих последовательной архитектуре компьютера, называется моделью последовательного программирования. Ее основными чертами являются применение стандартных языков программирования (как правило, это ФОРТРАН-77, ФОРТРАН-90, С/С++), достаточно простая переносимость программ с одного компьютера на другой и невысокая производительность.

Появление в середине шестидесятых первого компьютера класса суперЭВМ, разработанного в фирме CDC знаменитым Сеймуром Крэем, ознаменовало рождение новой - векторной архитектуры. Начиная с этого момента, суперкомпьютером принято называть высокопроизводительный векторный компьютер. Основная идея, положенная в основу новой архитектуры, заключалась в распараллеливании процесса обработки данных, когда одна и та же операция применяется одновременно к массиву (вектору) значений. В этом случае можно надеяться на определенный выигрыш в скорости вычислений. Идея параллелизма оказалась плодотворной и нашла воплощение на разных уровнях функционирования компьютера.

Основными особенностями модели параллельного программирования являются высокая эффективность программ, применение специальных приемов программирования и, как следствие, более высокая трудоемкость программирования, проблемы с переносимостью программ.