一種基于skeleton的并行編程環(huán)境研究與實(shí)踐.pdf

1、并行程序設(shè)計(jì)是并行計(jì)算中一個(gè)公認(rèn)的難題。其中一個(gè)重要原因在于缺乏系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)并行程序的方法及其支持工具?，F(xiàn)有的大多數(shù)并行程序設(shè)計(jì)模型本質(zhì)上是對(duì)并行程序編碼的研究，它們?yōu)椴⑿谐绦蛟O(shè)計(jì)提供一個(gè)抽象平臺(tái)，但缺乏指導(dǎo)程序員在其上有效地進(jìn)行并行程序開(kāi)發(fā)的方法。基于skeleton的并行程序設(shè)計(jì)方法通過(guò)為程序員提供通用的問(wèn)題并行求解skeleton，使得程序員擺脫了瑣碎的并行細(xì)節(jié)，而更關(guān)注問(wèn)題本身，因而是一種更高層次的并行程序設(shè)計(jì)方法。 本文

2、前期研究中，給出了并行模式/skeleton的新定義，并在此基礎(chǔ)上，提出一種系統(tǒng)的基于skeleton的并行程序開(kāi)發(fā)模型及其支撐環(huán)境。該系統(tǒng)支持從問(wèn)題規(guī)范到并行程序的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，Apla<'+>語(yǔ)言、skeleton庫(kù)、模板庫(kù)是其中的重要組成部分。Apla<'+>語(yǔ)言的使用為系統(tǒng)提供了一種抽象、簡(jiǎn)潔的skeleton描述語(yǔ)言；而skeleton庫(kù)及其模板庫(kù)的支持，不僅為問(wèn)題的并行求解提供了算法設(shè)計(jì)方法與策略上的指導(dǎo)，而且提供了并行算法

3、的實(shí)現(xiàn)框架，使程序員在不具備并行領(lǐng)域知識(shí)的情況下，就可獲得求解問(wèn)題的(抽象)并行程序。 本文的工作是對(duì)系統(tǒng)的Apla<'+>語(yǔ)言、skeleton庫(kù)及其模板庫(kù)的研究，主要涵蓋以下幾點(diǎn)：(1)深入研究基于skeleton的并行工作，分析其中skeleton的概念、描述語(yǔ)言等方面存在的問(wèn)題與困難，探索一種可行的解決方案。(2)對(duì)PAR方法中的Apla語(yǔ)言進(jìn)行了并行擴(kuò)充，主要包括描述并行運(yùn)算的運(yùn)算符、表示并行性的語(yǔ)句等，形成Apla<

4、'+>語(yǔ)言，以提供一種skeleton抽象描述語(yǔ)言。(3)對(duì)并行計(jì)算中的并行分而治之、Farm和Taskqueue三種典型skeleton進(jìn)行了深入研究，并使用Apla<'+>語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行抽象描述，以支持問(wèn)題的抽象并行程序開(kāi)發(fā)。 (4)在曙光3000 CPPVM環(huán)境下，采用C++模板機(jī)制對(duì)上述三種skeleton進(jìn)行了預(yù)實(shí)現(xiàn)，并集成為模板庫(kù)。 (5)對(duì)skeleton庫(kù)、模板庫(kù)的組織進(jìn)行了初步研究，為整個(gè)并行編程環(huán)境的集成提供了初步的研