Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2021

Идентификатор DOI: 10.18255/1818-1015-2021-2-198-214

Ключевые слова: transformation of programs, dataflow parallel programming, program analysis, typing, intermediate program representations, трансформация программ, функционально-потоковое параллельное программирование, анализ программ, типизация, промежуточные представления программ

Аннотация: Функционально-потоковая парадигма параллельного программирования ориентирована на разработку параллельных переносимых программ. Исходный код функционально-потоковых программ транслируется в набор графов, отражающих информационные и управляющие зависимости. Основным способом их исполнения является интерпретация, что не позволяет эффективно выполнять вычисления на реальных параллельных вычислительных системах и ведет к низкой производительности. Для непосредственного выполнения программ на существующих вычислительных системах требуется использование специфических методов оптимизации и трансформации, учитывающих особенности как языка программирования, так и архитектуры исполнителя. В настоящее время наиболее распространенной является архитектура Фон-Неймана, параллельное программирование для которой в большинстве случаев осуществляется с использованием языков, поддерживающих императивный стиль и ориентированных на статическую систему типов. Для различных архитектур параллельных вычислительных систем существуют разнообразные подходы к написанию параллельных программ. Трансформация функционально-потоковых параллельных программ в императивные позволяет сформировать общий каркас из фрагментов императивного кода, непосредственно отображающих последовательные вычисления, который в дальнейшем может быть адаптирован к конкретной параллельной архитектуре. В работе рассматривается подход к выполнению такого типа трансформации, заключающийся в выделении фрагментов функционально-потоковых параллельных программ в качестве шаблонов, заменяемых впоследствии на эквивалентные фрагменты императивных языков. Предлагаемые методы трансформации позволяют порождать программный код, к которому в дальнейшем можно применять различные оптимизирующие преобразования, включая распараллеливание с учетом целевой архитектуры. Functional dataflow programming languages are designed to create parallel portable programs. The source code of such programs is translated into a set of graphs that reflect information and control dependencies. The main way of their execution is interpretation, which does not allow to perform calculations efficiently on real parallel computing systems and leads to poor performance. To run programs directly on existing computing systems, you need to use specific optimization and transformation methods that take into account the features of both the programming language and the architecture of the system. Currently, the most common is the Von Neumann architecture, however, parallel programming for it in most cases is carried out using imperative languages with a static type system. For different architectures of parallel computing systems, there are various approaches to writing parallel programs. The transformation of dataflow parallel programs into imperative programs allows to form a framework of imperative code fragments that directly display sequential calculations. In the future, this framework can be adapted to a specific parallel architecture. The paper considers an approach to performing this type of transformation, which consists in allocating fragments of dataflow parallel programs as templates, which are subsequently replaced by equivalent fragments of imperative languages. The proposed transformation methods allow generating program code, to which various optimizing transformations can be applied in the future, including parallelization taking into account the target architecture.

Журнал: Моделирование и анализ информационных систем

Выпуск журнала: Т. 28, № 2

Номера страниц: 198-214

ISSN журнала: 18181015

Место издания: Ярославль

Издатель: Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

• Васильев Владимир Сергеевич (Сибирский федеральный университет)
• Легалов Александр Иванович (Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»)
• Зыков Сергей Викторович (Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК