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

Текст из файла

19

Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша

Российская Академия наук

Компилятор Fortran DVM

Эскизный проект

Март, 2000

Оглавление

1 Функции компилятора 3

2 Состав компилятора 3

3 Принципы реализации 4

4 Трансляция FDVM программы 4

4.1 Распределенные массивы 4

4.2 Трансляция директив спецификации 5

4.2.1 Директива PROCESSORS 5

4.2.2 Директивы отображения данных 6

4.2.3 Директива TASK 8

4.2.4 Директивы REMOTE_GROUP и REDUCTION_GROUP 8

4.3 Трансляция исполняемых директив и операторов 9

4.3.1 Директива PARALLEL 9

4.3.2 Директивы PREFETCH и RESET 13

4.3.3 Директива MAP 13

4.3.4 Конструкция TASK_REGION 14

4.3.5 Конструкция параллельного цикла по задачам 14

4.3.6 Другие директивы FDVM 14

4.3.7 Директивы отладки 15

4.3.8 Операторы ввода-вывода 16

5 Трансляция HPF-DVM программы 17

5.1 Оператор присваивания и другие исполняемые операторы вне цикла INDEPENDENT 17

5.2 Директива INDEPENDENT 18

1Функции компилятора

Язык Fortran DVM (FDVM) является расширением языка Фортран 77 для параллельного программирования. Расширение оформлено в виде специальных комментариев (директив DVM), которые аннотируют последовательную программу на языке Фортран 77.

Компилятор транслирует параллельную FDVM программу в программу на языке Фортран 77 с вызовами функций системы поддержки параллельного выполнения (Lib-DVM). Система поддержки Lib-DVM написана на языке C и использует средства MPI для обеспечения межпроцессорного взаимодействия.

По требованию пользователя компилятор FDVM генерирует расширенный код для отладки и анализа производительности. Специальный режим компиляции предназначен для генерации «последовательной» программы, игнорируя директивы DVM.

Компилятор FDVM транслирует также программы, написанные на языке HPF-DVM, который является подмножеством HPF.

2Состав компилятора

Процесс компиляции состоит из трех фаз.

Сначала производится синтаксический анализ программы на исходном языке и формируется ее внутреннее представление (.dep файл), которое состоит из дерева грамматического разбора, таблицы символов и таблицы типов.

Вторая фаза предполагает анализ и реструктурирование внутреннего представления FDVM программы. Каждая директива DVM заменяется последовательностью обращений к функциям системы поддержки Lib-DVM. На этой фазе осуществляются следующие действия:

• генерация обращений к функциям и операторов присваивания значений этих функций;

• создание операторов объявлений служебных переменных, используемых для передачи аргументов, запоминания значения функций, буферизации ввода-вывода и адресации распределенных массивов;

• линеаризация ссылок на элементы расспределенных массивов.

При этом, может потребоваться реструктурирование графа управления, когда новый оператор включается в программу (перемещение и замена меток, замена оператора логический IF конструкцией IF...THEN...ENDIF и т.п.).

Третья фаза – это генерация кода на Фортране 77, соответствующего ре-структурированному внутреннему представлению.

3Принципы реализации

В качестве инструментального средства разработки компилятора FDVM используется система Sage ++.

Синтаксический анализатор системы Sage++ для Фортрана, который базируется на GNU Bison версии языка YACC, расширен средствами обработки директив DVM.

Программа «back-end» написана на языке C++ с использованием библиотеки классов Sage++. Она просматривает программу в лексическом порядке и заменяет каждую директиву DVM последовательностью вызовов функций Lib-DVM.

Генерация нового кода на Фортране 77 осуществляется посредством функции unparse( ) класса File из библиотеки классов Sage++.

4Трансляция FDVM программы

4.1Распределенные массивы

Массив с атрибутом DISTRIBUTE или ALIGN называется распределенным массивом. Память для элементов таких массивов отводится системой поддержки Lib‑DVM. Система поддержки отводит память на каждом процессоре для локальной секции массива в соответствии с форматом распределения массива, заданным директивой DISTRIBUTE, и для теневых граней, объявленных в директиве SHADOW.

Распределенный массив адресуется относительно базы, объявляемой посредством операторов:

integer i0000m(0:0)

common /mem000/ i0000m

real r0000m(0:0)

equivalence (i0000m,r0000m)

Коэффициенты адресации и смещение вычисляется функцией системы поддержки (align()) и запоминается в дескрипторе распределенного массива, называемом заголовком массива. Память для заголовка массива отводится в программе пользователя. Компилятор FDVM удаляет из программы пользователя описание распределенного массива и включает в нее описание заголовка массива как одноименного целочисленного вектора из 2*N+2+NR элементов, где N – размерность массива, а NR – число слов памяти, отводимой для заголовков буферов удаленных данных. Так например, если A является распределенным массивом, то оператор описания

real A(L1:U1,L2:U2,...,LN:UN)

заменяется оператором

integer A(2*N+2+NR)

Компилятор линеаризует каждую ссылку на элемент распределенного массива

A(I₁,I₂, ..., I_N)

, заменяя ее выражением

N

r0000m(A(N+2) + I₁ +  A(N-j+2) * I_j )

i=2

Структура заголовка массива приводится на Рис.1.

Рис.1. Структура заголовка массива в FDVM.

Первые N+2 элемента заголовка инициализируются функцией системы поддержки align( ) и обновляются функциями realn( ) и redis( ). Для запоминания значений нижних границ измерений массива компилятор вставляет операторы присваивания в программу пользователя.

4.2Трансляция директив спецификации

4.2.1Директива PROCESSORS

Директива PROCESSORS описывает виртуальную систему процессоров. Директива

*DVM$ PROCESSORS P(NP1,…,NPr)

заменяется оператором

INTEGER P

А также, в программу включается (непосредственно перед первым исполняемым оператором) следующий сегмент операторов:

* получение вектора размеров измерений процессорной системы

size(1) = NP1

. . .

size(r) = NPr

* создание процессорной системы

P = psview(ps,r,size,0)

Ссылки на функции NUMBER_OF_PROCESSORS ( ) и ACTIVE_NUM_PROCS( ) заменяются ссылками на функцию Lib-DVM

getsiz(getps(-1), 0) и getsiz(getps(0), 0) ,

соответственно.

4.2.2Директивы отображения данных

Директивы спецификации DISTRIBUTE, ALIGN и TEMPLATE определяют дерево отображения распределенных массивов. Анализируя директивы спецификации, компилятор FDVM строит деревья отображения и генерирует операторы для создания распределенных массивов:

Например, следующие директивы

REAL A(100), B(100), C(100,100), D(100)

*DVM$ TEMPLATE T(100,100)

*DVM$ DISTRIBUTE T (BLOCK, BLOCK)

*DVM$ ALIGN A(I) WITH T(I,*)

*DVM$ ALIGN B(I) WITH T(*,I)

*DVM$ DISTRIBUTE C (BLOCK, BLOCK)

*DVM$ DISTRIBUTE D (GEN_BLOCK(NB)) ONTO P

задают следующее дерево выравниваний:

A B

\ /

T

Для создания распределенного объекта генерируется следующая последовательность операторов:

• для шаблона выравнивания T

* получение вектора размеров измерений шаблона

size(1) = размер-N-ого-измерения

. . .

size(N) = размер-1-ого-измерения

* создание представления абстрактной машины

iamv = crtamv(am,N,size,...)

* отображение представления абстрактной машины на процессорную систему

it = distr(iamv,ps,...)

где am – ссылка на текущую абстрактную машину,

ps – ссылка на текущую процессорную систему.

• для массива A с атрибутом ALIGN

* запоминание нижних границ измерений распределенного массива

* в его заголовке

A(N+3) = L1

. . .

A(2*N) = LN

* создание распределенного массива

it = crtda(A,i0000m,N,...)

. . .

* выравнивание (отображение) распределенного массива

it = align(A,iamvt,N,...)

• для массива C с атрибутом DISTRIBUTE

* получение вектора размеров измерений массива

size(1) = размер-N-ого-измерения

. . .

size(N) = размер-1-ого-измерения

* создание представления абстрактной машины

iamv = crtamv(am,N,size,...)

* отображение представления абстрактной машины на процессорную систему

it = distr(iamv,ps,...)

* запоминание нижних границ измерений распределенного массива

* в его заголовке

C(N+3) = L1

. . .

C(2*N) = LN

* создание распределенного массива

it = crtda(C,i0000m,N,...)

. . .

* выравнивание (отображение) распределенного массива

it = align(C,iamv,N,...)

• для массива D с атрибутом DISTRIBUTE (формат GEN_BLOCK):

* получение вектора размеров измерений массива

size(1) = размер-N-ого-измерения

. . .

size(N) = размер-1-ого-измерения

* создание представления абстрактной машины

iamv = crtamv(am,N,size,...)

* установка весов элементов процессорной системы

it = genbli(ps,iamv,NB,…)

* отображение представления абстрактной машины на процессорную систему

it = distr(iamv,ps,...)

* запоминание нижних границ измерений распределенного массива

* в его заголовке

C(N+3) = L1

. . .

C(2*N) = LN

* создание распределенного массива

it = crtda(D,i0000m,N,...)

. . .

* выравнивание (отображение) распределенного массива

it = align(D,iamv,N,...)

Операторы для создания распределенных объектов вставляются в программную единицу перед первым исполняемым оператором.

Для динамического массива, адресуемого с помощью переменной POINTER, генерируется такая же последовательность операторов, но она вставляется в программу вместо оператора:

pointer= ALLOCATE(...).

Секция массива HEAP:

HEAP( I : I+header-size-1)

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