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

Текст из файла

27

Отладка DVM–программ.

Руководство пользователя.

Оглавление

1. Введение 2

2. Что такое DVM-программа? 2

3. Типы ошибок в DVM-программе 2

4. Динамический контроль DVM-указаний 3

5. Сравнение результатов выполнения 4

6. Средства накопления и анализ системной трассировки 5

7. Настройка DVM-системы 5

8. Опции конверторов 6

8.1. Опции конверторов, управляющие режимами работы программ 6

8.2. Опции конверторов для динамического отладчика 6

8.3. Опции конверторов для анализа производительности 6

9. Команды DVM-системы 7

9.1. Программы, использующие библиотеки последовательных программ 10

9.2. Многомодульные программы в Windows 10

9.3. Многомодульные программы в Unix 10

10. Методика отладки DVM-программ 10

10.1. Отладка обычной последовательной программы 10

10.2. Получение отладочных вариантов DVM-программы для последовательного и параллельного выполнения 11

10.3. Выполнение программы в режиме динамического контроля DVM-указаний 11

10.4. Накопление эталонного файла трассировки DVM-программы 11

10.5. Сравнение эталонной трассировки с результатами выполнения параллельной программы на одном процессоре 12

10.6. Сравнение трассировки параллельного выполнения с эталонной 13

10.7. Накопление трассировки параллельной программы 14

10.8. Параллельное выполнение с реальными данными 14

10.9. Оценка объема трассировки 15

10.10. Управление объемом файла трассировки 15

10.11. Запуск программ с нестандартным набором параметров 16

11. Параметры DVM-системы 17

11.1. Параметры динамического контроля 18

11.2. Параметры накопления и сравнения трассировки 19

11.3. Параметры вывода информационных сообщений системы поддержки 21

11.4. Параметры управления системной трассировкой 21

12. Диагностические сообщения динамического отладчика 23

12.1. Динамический контроль 23

12.2. Накопление и сравнение трассировки 24

13. Структура файла описания циклов 25

14. Структура трассировки вычислений 25

15. Сообщения об ошибках системы поддержки 27

16. Структура файла системной трассировки 27

1.Введение

Языки C-DVM и Fortran-DVM (в дальнейшем F-DVM) предназначены для разработки мобильных и эффективных параллельных программ для ЭВМ различной архитектуры. Они являются расширениями стандартных языков C и Fortran 77. Параллельная программа представляет собой обычную последовательную программу, в которую вставлены DVM-указания, определяющие ее параллельное выполнение. DVM-указания прозрачны для стандартных компиляторов, поэтому DVM-программа обрабатывается ими как обычная последовательная программа.

Для отладки DVM-программ предлагается следующий подход.

Сначала программа отлаживается на рабочей станции как обычная последовательная программа (в режиме игнорирования DVM-указаний) с использованием привычных средств отладки. Затем, на рабочей станции программа запускается в специальном режиме динамического контроля DVM-указаний, что позволяет выявить их правильность и полноту. На следующем этапе программа может быть запущена на параллельной машине или кластере рабочих станций (или на рабочей станции с имитацией параллельного выполнения) в режиме сравнения ее промежуточных результатов с эталонными, полученными, например, при ее последовательном выполнении. Кроме того, для локализации ошибок при параллельном выполнении программы служат средства накопления трассировочной информации.

2.Что такое DVM-программа?

DVM-программа – это один или несколько файлов с исходными текстами на языках C-DVM или F-DVM, имеющие соответственно расширения .cdv и .fdv.

Получение готовой программы (выполняемого файла) осуществляется в три этапа:

• конвертация C-DVM или F-DVM программы в C- или Fortran-программу с получением одноименного файла (файлов) с расширениями соответственно .c или .f;

• компиляция полученного на предыдущем этапе файла (файлов) стандартными компиляторами с языков С или Fortran;

• связывание полученного объектного модуля (модулей) с библиотеками программ, используемых пользователем (если есть), и с библиотекой Lib-DVM – системой поддержки выполнения параллельных DVM-программ.

3.Типы ошибок в DVM-программе

DVM-программа может содержать ошибки разного рода. Эти ошибки можно разбить на несколько классов по степени их влияния на работоспособность программы, по легкости выявления и т.д.

В общем случае можно выделить следующие пять классов ошибок:

1. Ошибки в последовательной программе.

2. Синтаксические ошибки в DVM-указаниях (неправильная запись оператора, отсутствие скобки и т.д.), а также нарушение статической семантики.

3. Неправильная последовательность выполнения DVM-указаний или неправильные параметры DVM-указаний.

4. Неправильное выполнение вычислений из-за некорректности DVM-указаний и ошибок, не проявляющихся при последовательном выполнении программы.

5. Аварийное завершение параллельного выполнения программы (авосты, зацикливания, зависания) из-за некорректности DVM-указаний и ошибок, не проявляющихся при последовательном выполнении программы.

Ошибки первого класса диагностируются:

• стандартными компиляторами с языков С или Fortran при компиляции в режиме игнорирования DVM-указаний (см.п.9);

• средствами отладки, принятыми для обычных последовательных программ.

Ошибки второго класса диагностируются при конвертации C-DVM или F-DVM программ (см.п.8 и п.9). Список диагностических сообщений конверторов C-DVM и F-DVM см. соответственно в инструкциях по использованию компиляторов C-DVM и Fortran-DVM.

Ошибки третьего класса диагностируются библиотекой Lib-DVM при параллельном выполнении программы: функции библиотеки проверяют корректность порядка выполнения DVM-указаний и передаваемых параметров (список сообщений об ошибках см. в п.15).

Ошибки четвертого класса выявляются DVM-отладчиком при:

• запуске DVM-программы на одном процессоре в режиме динамического контроля (см.п.4);

• запуске DVM-программы на одном или нескольких процессорах в режиме сравнения результатов ее параллельного выполнения с эталонными результатами, полученными при ее последовательном выполнении (см.п.5).

Ошибки пятого класса могут быть выявлены при:

• анализе трассировки вычислений при параллельном выполнении программы (см.п.5);

• анализе накопленной системной трассировки - трассировки вызовов функций Lib-DVM (см.п.6).

4.Динамический контроль DVM-указаний

Динамический контроль DVM-указаний позволяет проверить корректность распараллеливания программы посредством DVM-указаний, и основан на моделировании параллельного выполнения DVM-программы во время ее последовательного выполнения на одном процессоре.

Для динамического контроля программы ее следует сначала сконвертировать в режиме получения отладочного варианта параллельной программы (см.п.8 и п.9).

Однако использование данного метода существенно замедляет выполнение программы и требует больших объемов дополнительной памяти. Поэтому, его следует применять только для программы со специально подобранными тестовыми данными ограниченного объема.

Динамический контроль позволяет выявлять ошибки следующих типов:

1. Необъявленная зависимость по данным в параллельном цикле.

2. Использование в параллельном цикле или после выхода из него приватных переменных без их предварительной инициализации.

3. Запись в переменные, доступные только на чтение.

4. Использование редукционных переменных после запуска асинхронной редукции, но до ее завершения.

5. Необъявленный доступ к нелокальным элементам распределенного массива.

6. Запись в теневые грани массива.

7. Чтение теневых элементов массива до завершения операции их обновления.

8. Модификация нелокального элемента распределенного массива в последовательной части программы.

9. Выход за пределы распределенного массива.

10. Запись в буфер удаленного доступа.

5.Сравнение результатов выполнения

Отсутствие ошибок при динамическом контроле не гарантирует правильной работы параллельной программы по следующим причинам:

• динамический контроль не проверяет правильность описания редукционных операций;

• источником ошибок могут быть процедуры, вызываемые из DVM-программ, но написанные на других языках и не подлежащие динамическому контролю;

• отлаженная последовательная программа может содержать ошибки, которые не проявились при ее последовательном выполнении, но могут проявиться при параллельном выполнении.

Для поиска таких ошибок используется метод накопления и сравнения трассировок вычислений, который позволяет определить место в программе и момент, когда появляются расхождения в результатах вычислений.

При трассировке вычислений выполняется сбор информации обо всех чтениях и модификациях переменных, о начале и конце выполнения параллельного цикла, а также о начале выполнения каждого витка цикла.

Трассировка вычислений, как и динамический контроль, требовательна к ресурсам вычислительной системы. Поэтому рекомендуется сначала трассировать программы с тестовыми данными, а затем уже переходить к реальным данным. Однако при выполнении программ с реальными данными, не всегда можно собрать трассировку в полном объеме из-за ее больших размеров. В этом случае перед накоплением трассировки следует оценить ее объем как для всей программы в целом, так и для отдельных ее частей.

Степенью подробности (а значит и объемом) трассировки можно управлять:

• при конвертации программы опциями C-DVM и F-DVM конверторов (см.п.8);

• при выполнении программы с помощью параметров трассировки (см.п.11.2);

• при выполнении программы с помощью файла описания циклов (см.п.10.10).

6.Средства накопления и анализ системной трассировки

Системная трассировка (трассировка вызовов функций Lib-DVM) позволяет проследить последовательность вызовов функций, их параметры и времена выполнения. Имеется два режима сбора системной трассировки (см.п.11.4):

• буферизация в оперативной памяти каждого процессора с последующей записью в файл при нормальном завершении программы (запись в файл производится на процессоре ввода-вывода);

• запись в файлы без буферизации на каждом процессоре (с возможностью выталкивания информации о каждом событии из системных буферов).

Степень подробности трассировки управляется параметрами (см.п. 11.4). При этом следует помнить, что для трассировки некоторых часто вызываемых функций библиотеки Lib-DVM она должна быть скомпилирована в специальном режиме, задаваемом переменными периода компиляции. Полный список трассируемых событий приведен в файле events.def в директории \SOURCE DVM-системы, в котором имени каждого события сопоставлен его номер.

Файлы с системной трассировкой имеют текстовый формат (см.п.16) и могут анализироваться с помощью обычных редакторов и визуализаторов.

7.Настройка DVM-системы

DVM-система настраивается на окружение пользователя в два этапа:

• перед инсталляцией настраивается файл, запускающий инсталляцию DVM-системы (см. Инсталляция DVM-системы – файл readme.txt);

• после инсталляции, но перед началом работы с задачами пользователя настраивается файл запуска dvm-команд, который предварительно пользователь переписывает в свою рабочую директорию из директории \USER DVM-системы.

В файле запуска dvm-команд определены следующие переменные окружения, которые могут быть изменены пользователем:

В своей рабочей директории (там, где запускается задача) пользователь может иметь несколько заранее подготовленных вариантов файла запуска dvm-команд различными именами, содержащих различные значения переменных окружения. Тогда при запуске dvm-команд используется соответствующий префикс (см.п.9).

8.Опции конверторов

Опции C-DVM и F-DVM конверторов управляют:

• режимами работы DVM-программы (последовательный или параллельный);

• именем выходного (.c или .f) файла.

• выводом номера версии конвертора и некоторой другой информации;

• степенью подробности трассируемых динамическим отладчиком данных (см.п.10);

• разбиением программы на интервалы для анализа ее производительности.

8.1.Опции конверторов, управляющие режимами работы программ

8.2.Опции конверторов для динамического отладчика

8.3.Опции конверторов для анализа производительности

9.Команды DVM-системы

Команды DVM-системы имеют следующий формат:

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов учебной работы