СКИПОД ответы на билеты (1127807), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Для идентификации порожденных процессов в язык добавлен новый тип данных. Переменные этого типа данных используются для указания отправителей и получателей в директивах обмена сообщениями. Такие переменные могут быть скалярами, а могут быть и массивами различных размерностей. Последний случай может использоваться в коллективных операциях над процессами. Исполнителями коллективных операций могут быть также процессы, образованные по образцу одной программной единицы.

Передача сообщений между параллельными процессами осуществляется директивами, подобными операторам ввода-вывода языка Фортран 77. Предусмотрена реализация трех протоколов обмена: синхронный, асинхронный и обмен сообщениями без ожидания. Для анализа поступающих к процессу сообщений в язык введены специальные функции.

В языке отсутствуют средства для получения информации о топологии реальной вычислительной среды. Отображения виртуального решающего поля задачи на реальную среду задается на языке конфигурации, на котором описывается соответствие виртуальных процессоров задачи реальным процессорам. При этом допускается размещение нескольких виртуальных процессоров на одном физическом процессоре. Наряду с возможностью динамического порождения процессов, такая схема загрузки процессоров реального вычислителя предоставляет средство для балансировки рабочей нагрузки, упрощает адаптацию задачи к конкретной вычислительной установке, расширяет возможности отладки. Для каждой вычислительной установки разрабатываются свои средства конфигурации.

Аналогом Фортрана GNS является система параллельного программирования MPI, в которой описание алгоритма работы процессов производится на последовательном языке – Фортране (Си), а адаптация задачи к мультипроцессорной вычислительной среде производится средствами библиотеки MPI. При этом наиболее тонкие аспекты параллельного программирования отображаются последовательностью вызовов соответствующих библиотечных процедур и параметрами их вызова. Естественно, такая нотация менее наглядна и более трудоемка, чем программирование целиком на языке высокого уровня. Использование языка высокого уровня, содержащего средства как последовательного, так и параллельного программирования упрощает контроль типов данных, обеспечивает более высокий уровень абстракции.

[править] Порождение параллельных процессов. Идентификация абонентов.

[править] Идентификация абонентов

Идентификация абонентов при организации передачи сообщений может производится по имени процесса (массиву имен) или идентификатору задачи, по описанию которой образован процесс. Есть способы безадресных (широковещательных) посылок сообщений - "всем", и приема от произвольного отправителя сообщений с заказанной "маркой" - тегом. Идентификация абонентов может быть произведена:

[править] По имени процесса

Основным способом идентификации абонентов при передаче сообщений является задание имени процесса (системного идентификатора) переменными типа TASKID и стандартными функциями этого типа MYTASKID, РАRENT и МАSTER. Использование этих стандартных функций является единственным первоначальным способом сослаться из порождаемых процессов на имена порождающих процессов, так как начальный диалог между процессами возможен только на уровне порожденный-порождаемый. Путем обмена сообщениями можно организовать передачу имен процессов для организации произвольной абонентской сети.

Переменные типа TASKID - параметры операторов передачи сообщений могут:

• ссылаться на функционирующий процесс,

• ссылаться на завершенный процесс,

• иметь значение .NOTASKID.,

• быть не инициализированными.

Реакция программы на три последних случая не оговаривается в языке и определяется реализацией. Одно из решений - игнорирование оператора обмена сообщениями с такими параметрами (кроме синхронных операторов, для которых такой случай следует считать "авостом" в программе). Процесс-отправитель имеет возможность организовать дублирование передаваемых сообщений для передачи их одновременно нескольким процессам-получателем. Для этого допускается задание абонентов в параметрах оператора передачи сообщений в виде массива типа TASKID. Сообщение будет передано при этом всем процессам, на которые есть ссылки через элементы массива. Данная массовая операция предпочтительнее передачи сообщений, организованной по-элементной циклической конструкцией. Цикл предписывает порядок перебора элементов массива - абонентов передачи, а для синхронного обмена и завершение очередной передачи до посылки следующего сообщения. Массовая операция обмена может проводиться параллельно и независимо для всех заказанных абонентов. Массовые операции ассиметричны, нельзя заказать ожидание сообщения от нескольких процессов сразу. Теговая идентификация сообщений и конструкции выбора допускает не¬которую вольность в указаниях об именах отправителей.

[править] По имени программной единицы-задачи

Задание в операторе передачи сообщений в качестве адресата - получателя имени программной единицы-задачи означает рассылку сообщений всем процессам, образованным по описанию указанной задачи на момент выполнения оператора. Случай, когда к этому моменту не было образовано ни одного процесса по указанному образцу, можно рассматривать по аналогии с передачей сообщения процессу с "именем" - .NOTASKID. Возможность задать в качестве адресата имя главного процесса уточняется в описаниях входных версий языка.

[править] Безымянные абоненты

Специальный идентификатор ALL в параметре адресата-получателя сообщения предписывает передать данное сообщение всем процессам программы, инициализированным на данный момент. Передача сообщений двумя последними способами предполагает возможность параллельной рассылки сообщений и исключение процесса, выполняющего оператор передачи сообщения, из списка абонентов - получателей.

[править] Помеченные сообщения

При передаче сообщений асинхронным способом сообщения при отправлении помечаются целым числом - тегом. Эта разметка дает возможность абонентам идентифицировать сообщения от разных операторов передачи сообщений одного процесса. Получив сообщение с заданным тегом, процесс может узнать имя отправителя, через аппарат SENDERов. Это замечание верно и для передачи сообщений без ожидания.

[править] Протоколы передачи сообщений.

Операторы передачи сообщений

Операторы SEND и RECEIVE имеют вид:

SEND (sm [,ss]...) [список]

RECEIVE (rm [,rs]...) [список]

, где sm или rm - спецификация сообщения - определяет адресата (процесс или процессы, которым посылается сообщение) или отправителя и способ синхронизации; список - список передаваемых данных имеет такой же вид, как списки в операторах ввода/вывода Фортрана 77, т.е. элементом списка может быть константа,имя переменной, переменная с индексом, имя массива или неявный цикл; ss или rs - дополнительная спецификация.

Вид спецификации сообщения sm и rm зависит от способа синхронизации.

а) Синхронный способ:

sm есть [TASKID =] адресат,

где адресат есть adr или ALL, а adr - ссылка на функцию, имя переменной, элемента массива или имя массива типа TASKID или имя программной единицы-задачи. Если adr - имя программной единицы-задачи, то сообщение посылается всем процессам программы, образованным по образцу указанной программной единицы (исключая посылающую).процедуры.

ALL - означает, что сообщение посылается всем процессам программы, образованным на момент выполнения оператора передачи сообщения,исключая процесс-отправитель.

rm есть [TASKID =] t,

где t - переменная или элемент массива типа TASKID; параметр специфицирует процесс - отправитель. Когда adr (rm) - значение типа TASKID, оно должно ссылаться на незавершенный процесс.

б) Асинхронный способ

sm есть [TAG=] ie, [TASKID =] адресат

или TASKID = адресат, [TAG =] ie

rm есть [TAG=] ie [,[TASKID =] t]

или TASKID = t, [TAG =] ie

где адресат и t определяются как rm для синхронного способа, ie - выражение целого типа, значение которого определяет тег сообщения.

в) Способ без ожидания

sm есть [TASKID =] адресат, FLAG = l

rm есть [TASKID =] adr, FLAG = l

или [FLAG =] l

где адресат и adr определяется как и для предыдущего способа; l - имя логической переменной.

Переменная l может использоваться также в стандартных процедурах MSGDONE(l) и TESTFLAG(l) (см. п.7.). В других ситуациях ее использование не допускается.

Дополнительная спецификация

Дополнительная спецификация ss и rs , как видно из синтаксиса, является необязательной. ss есть ERR = l

и / или SRSTAT = ios

где l - специфицирует метку, которой передается управление в случае ошибки при передаче сообщения; ios - имя переменной или элемента массива целого типа; специфицирует статус состояния (аналог спецификации IOSTAT в операторах ввода/вывода). В результате выполнения оператора, переменной ios присваивается значение O , если не было обнаружено ошибки, и положительное значение, если обнаружена ошибка. Классификация видов ошибок определяется реализацией языка. Если спецификация SRSTAT отсутствует, то значение статуса состояния присваивается системной переменной.

Если спецификация ERR отсутствует, то в случае ошибки, задача (и вся программа) завершается выполнением стандартной процедуры ABORT. В качестве дополнительной спецификации rs для оператора RECEIVE, помимо аналогичных спецификаций ERR и SRSTAT, можно также использовать необязательную спецификацию SENDER, т.е.

rs есть ERR = l и / или SRSTAT = i и / или SENDER = t где t - переменная типа TASKID.

Cпецификацию SENDER полезно использовать, если отсутствует имя процесса-отправителя. Переменной t после выполнения оператора RECEIVE присваивается значение имени процесса-отправителя.

Замечание.

1.Способ передачи сообщения и число элементов в списках оператора SEND и соответствующего оператора RECEIVE должны совпадать; для каждого элемента - тип, а для массивов также размерность и конфигурация должны соответствовать друг другу. Конфигурация массива - это одномерный массив целого типа, размер которого равен размерности исходного массива, а элементы равны размерам соответствующих измерений. Несоответствие структуры данных при синхронной передаче считается ошибкой в обоих процессах , при других способах передачи - ошибкой в задаче-отправителе.

2. Если значение переменной адресата есть .NOTASKID. или ссылка на завершенный процесс, оператор обмена для этого процесса не выполняется, а спецификация SENDER получает значение .NOTASKID. .

3.Не считается ошибкой наличие в почтовом ящике невостребованных сообщений при завершении процесса.

[править] Использование операторов передачи сообщений

Синхронный режим передачи сообщений

По определению, синхронный режим передачи сообщений требует одновременного выполнения в процессах соответствующих операторов, что при расслогласовании работы процессов может быть источником "зависания" программы. Достоинством данного метода передачи сообщений является принципиальная возможность проводить обмен данными без использования системных буферов, что может ускорить время обмена. Операторы передачи сообщений с пустым списком данных могут использоваться для синхронизации вычислений программы. Для этого в процессе, управляющем синхронизацией, следует выполнить оператор: SEND(ALL), во всех процессах программы - RECEIVE (T1),где Т1 должен ссылаться на управляющую задачу. Управляющий процесс продолжиться только после выполнения во всех задачах оператора RECEIVE. Оператор SEND(А) требует синхронизации только от процессов, образованных по программе-задаче А, а SEND(ТМ) - от процессов, на которые ссылаются элементы массива ТМ. Если процессам известно, что ран¬деву будет требовать начальный процесс, то их синхронизирующий опера¬тор может быть записан: RECEIVE (МАSТЕR()). Точная синтаксическая запись: Т1=МАSTER() RECEIVE (T1) так как в параметрах операторов передачи сообщений не разрешается использования выражений. Реализации могут иметь расширенное толкование семантики, в частности, допускать использование функций типа TASKID в позициях переменных этого типа. Некоторые реализации могут запрещать в операторах приема сообщений неявные циклы, управляемые параметром, находящимся в этом же списке ввода. Так, в Фортране МВК запрещены такие конструкции: RECEIVE (<..>) N, (KM(I),I=1,N)

Асинхронный режим передачи сообщений

Использование данного способа обмена сообщениями делает программу еще менее критичной к согласованию операторов обмена сообщениями, так как процесс-отправитель продолжает работу после передачи сообщения, не дожидаясь конца фактической передачи сообщения (и даже начала, так как система интерпретации "должна" сразу же, скопировав передаваемые данные в буфер, "отпустить" процесс) . Получатель сообщений этого типа может выдавать директиву приема сообщения, только удостоверившись в наличии нужного сообщения в почтовом ящике процесса при помощи функций: TESTMSG,TESTTAG,PROBE. Выполнение оператора RECEIVE без проверки наличия сообщения в почтовом ящике процесса, по аналогии с синхронным способом обмена, приводит к задержки выполнения процесса до приема со¬общения с заказанным тегом и ,возможно, с заданным именем отправителя. Но в отличие от синхронного способа, асинхронный способ позволяют про¬водить селекцию поступающих сообщений при помощи конструкций выбора. Пусть процесс может получать сообщения с тегом 1, но от процесса TI - скаляр целого типа, а от процесса TM(1) - массив из 100 целых чисел. Тогда,прием таких сообщений может быть запрограммированно так:

IF (TESTTAG(1)) THEN

SELECT MESSAGE

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)