матріали конференції УкрПрог 2012

1. 1
РОЗПАРАЛЕЛЮВАННЯ
ПРОГРАМ НА ФОРТРАНІ З
ВИКОРИСТАННЯМ ТЕХНІКИ
ПЕРЕПИСУВАЛЬНИХ
ПРАВИЛ
A Дорошенко, K.А. Жереб, Є.М. Туліка
.Ю.

2. Мета роботи
2
 Автоматичне розпаралелювання програм на
мові Фортран
 Покращення послідовних програм

3. Актуальність
3
 Багато унаслідованого коду
 Виникав в ті часи, коли паралелізація була не
основним напрямком оптимізації

4. Цільова задача
4
 Задача електронної густини
 Програма обчислює електронну та спінову
густину атомів поліциклічних ароматичних
вуглеводнів на прямокутній сітці заданого
розміру N

5. Використана техніка
5
 Техніка переписувальних правил
 Система Termware

6. Як працюють переписувальні
6
правила
 source [condition ] -> destination [action]
 source – вхідний зразок;
 destination – вихідний зразок;
 condition – умова, що визначає застосовність
правила;
 action – дія, виконувана при спрацьовуванні
правила.

7. Методологія розпаралелювання
7

8. Генерація термів з коду на Фортрані
8
 Використано компілятор GCC
 В свому арсеналі має десяток різних мов
 Має відкритий код

9. Методологія генерації термів
9
 Перетворюємо програму на фортрані в
проміжне представлення GCC GENERIC
 З проміжного представлення генеруємо терм

10. Generic представлення
10
 gcc --fdump-tree-original-raw
exits (integer(kind=4) & restrict k)
@1 function_decl name: @2 mngl: @3 type: @4
scpe: @5 srcp: ElDen.for:1294
args: @6 link: extern body: @7
@2 identifier_node strg: exits lngt: 5
@3 identifier_node strg: exits_ lngt: 6
@4 function_type size: @8 algn: 8 retn: @9
prms: @10
@5 translation_unit_decl
@6 parm_decl name: @11 type: @12 scpe: @1
srcp: ElDen.for:1294 argt: @12
size: @13 algn: 64 used: 1
@7 bind_expr type: @9 vars: @14 body: @15
…

11. Синтаксична модель програми
11
function_decl ( args(parm_decl (Еук
identifier(node1), identifier(node6),
name(identifier_node ( name(identifier_node (
strg(k),
strg(exits), lngt(1)
lngt(5) )),
)), argt(2),
algn(64),
mngl(identifier_node ( used(1)
strg(exits_), )),
lngt(6) body(bind_expr (...))
)
)),
type(),

12. Розпаралелювання
12
 Do Cnt($va r,$s ta rt,$e nd ,
$bo d y ,_M RK_Pa ra lle l)->
A
Pa ra lle lDo Cnt($va r,$s ta rt,$e nd ,$bo d y )

13. Вибір циклів для перетворення
13
 В коді 54 цикли  DO IB=1,NZ
 Використовуємо профілювання  DO KD=1,NY
для знаходження найбільш  DO …
критичних фрагментів
 CALL
 Знаходимо всі цикли, що містять
ELDENS
такі фрагменти
 6 циклів
 PROCEDURE
ELDENS
 Вибрано другий ззовні цикл  DO …
 DO …
 DO
 <hotspot>

14. Знаходження циклів
14
1. [_MarkHotspot($x):$y] -> _MarkHotspot([$x:$y])
2. [$x:_MarkHotspot($y)] -> _MarkHotspot([$x:$y])
DoCnt($var,$start,$end, _MarkHotspot($body)] ->
_MarkHotspot(DoCnt($var,$start,$end,$body,
_MARK_CAND_PARALLEL))
3. Function($name, $params, $return,_MarkHotspot($body))
-> Function($name,$params,$return,$body,
_MARK_PASSED)
4. [addItem($name)]
Call($name,$params) [hasItem($name)] ->
_MarkHotspot(Call($name,$params))

15. Генерація коду програми з терму
15
 Терм розбивається на окремі лексеми
 Лексеми додаються до дерева синтаксису
 Код програми будується на основі
синтаксичного дерева

16. Порівняння ефективності
16

Прискорення 3,3-3,6 разів на 4 ядрах

17. Висновки
17
 Побудовано методологію розпаралелення
программ
 Побудовано прикладні засоби розпаралелення і
протестовано на цільовій задачі
 Подальша робота включає поширення підходу
на випадо розподілених і гетерогенних
архітектур