-12 Лекция. Параллель программалау. Программалау тілдері

• 
  PVM-Параллель виртуальды машина
  
• 
  MPI – хабар беру интерфейсі
  

Автопараллельдеу циклдың өзімен, циклды қайта реттеу мүмкіндігімен жиі шектеледі, әсіресе көмекші программаларды сұрыптауларға тәуелді программалар тууы мүмкін.

Параллель программалауда түсініктемелер түрінде өрнектелген платформа аралық жылжуды, тізбекті архитектураны қоса компилятор директиваларын жиі қолданады. Сондай-ақ PVM, MPI кітапханаларын қажет ететін тізбекті тілдердің кеңейтулерін қолданады.

Хабар беру моделіне кіретін PVM параллель моделін қарастырайық.

Параллель виртуальды машинаны жалпы есептеу нәтижесін алуға қатысатын көптеген есептерді орындауға арналған нақты есептеу комплексінің құралының (процессор, жады, сыртқы құрылғылар және т.б.)бір бөлігі деп анықтауға болады. жалпы жағдайда есептер саны PVM-ге (http:/www.netlib.org/pvm3/pvm3.4.beta4.Win32.zip қара) кіретін процессорлар асып кетуі мүмкін. параллель виртуальды машинасы ретінде жеке алынған дербес компьютер, сондай-ақ параллель архитектурасы бар суперкомпьютері бар жергілікті желі, универсал ЭЕМ, графикалық жұмыс станциялары және дербес компьютерлер бола алады. Осы программалық жасау негізінде қолданушы көптеген есептер параллель орындалу мүмкіндегі бар бір ғана есептеу машинасымен сұхбаттасады деп есептеуге болады.

PVM-нің жұмыс істеуі онда орындалатын есептер арасындағы хабар алмасу мүмкіндігіне сүйенеді. мұндай жағдайда PVM-ді виртуальды машинаға бірнеше процессор және жалпы немесе жеке ЖСҚ-жедел сақтау құрылғысын-ОЗУ (шартқа байланысты) бөліп көппроцессорлы есептеу комплексінде жасаған ыңғайлы. бұл жағдайда,PVM-дегі есептер арасындағы жылдам ақпарат алмасу мәселелері жеңілдейді, сондай-ақ әртүрлі процессорлар орындайтын есептер арасындағы деректерді өрнектеу форматтарын мақұлдау мәселелері жеңілдейді.

PVM-ді қолданудың басты мақсаты- есептеулер жылдамдығын оларды параллель орындау арасында арттыру. Тиімділіктің жоғарғы шекарасы қарапайым бағаланады- егер есептеуүшін бір процессор орнына N біртипті процессорларды қолданса есептеу уақыты N рет кемиді. Нақты ұтыс есептің ерекшелігіне және есептеу программасында есептің ерекшелігі және PVM-нің аппараттық және программалық сипаттамасы қаншалықты ескерілгеніне байланысты.

PVM мен қатар берілген моделідің графикалық интерфейсі- XPVM. XPVM процестердің жүктеу уақытын, күту уақытын, хабар жіберу уақыттарын көруге мүмкіндік береді.

PVM-3 жүйесіндегі белгілі бір процессордан жіберілген әрбір есеп бүтін санмен анықталады, оны есеп идентификаторы деп атайды. Және мағынасы жағынан Linux операциялық жүйесіндегі процесс идентификаторына ұқсас. Мұнда, PVM-нің N процессінде параллель жіберілген бір орындау файлының көшірмесі әртүрлі TID бар N есеп құрады.

PVM-дегі есептердің өзара әрекеттесуіндегі берілген модельде бір PVM-дегі кез келген есеп кез келген басқа есепке хабар бере алады, және осындай хабар өлшемі мен саны шектелмеген. Буферлік құрылғыларының толып кетуін және массивтерді бақылау тек жеке операциялық жүйелерді енгізуге келіп тіреледі.

Есеп аралық ақпарат алмасудың тиімділігін арттыру үшін бірнеше алгоритмдерді қолдану керек. Жеке жағдайда буғатталған хабар жіберу алгоритмін қолдануға болады, "хабар беру " функциясы мәнін қайтарады (яғни жұмыс аяқталады). Мұндай жеткізілгендігі туралы хабарды күтетін хабар беру алгоритмі ұзын хабар бірнеше бөліктерге жіберілгенде, сондай-ақ орындау реті уақыт бойынша қатаң бекітілген командалар алмасуы кезінде қолданылған дұрыс.

Хабар беру және қабылдаудың блокты емес алгоритмін қолданғанда "әңгімелесушінің"жауабын күту кезіндегі процессорлар тоқтап қалуын азайтады. Әсіресе бұл қабылдаушы жағында хабардың келу уақыты белгісіз болғанда аса тиімді. Қабылдау процессорының жұмысын, тек арасында қабылдау буферін сұрай отырып, хабар күту кезінде ағымдағы жұмысты орындайтындай етіп ұйымдастыруға болады.

Берілген модель гетерогенді компьютер жиынын бір жоғары тиімді параллель машина ретінде жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Берілген модельді қолдануда деректер форматындағы өзгешелікткрі мен тораптар жылдамдығындағы өзгешеліктерді түсіну маңызды.

Жіберуші және қабылдаушы жақтарындағы буферлік массивтер үшін жады динамикалық бөлінеді, яғни хабарлардың максимальды көлемі қатынау жадысының көлемімен шектелген. егер PVM-де жіберілген бір есеп, басқа есептермен сұхбаттасу үшін қажетті жадыны ала алмаса, онда ол қолданушыға сәйкес есептер бұл оқиға туралы хабар береді, бірақ басқа есептер бұл оқиға туралы хабардар болмайды және оған хабар жіберуді жалғастыра береді.

Тораптар, басқа қолданушылармен бөліну үшін қажет, сондықтан жоғары тиімді желі қажет болады.

PVM- функциональды сұраныстар.

Процессті құру және хабар беру функциясы C/C++/Fortran програмаларынан шақырылады. Негізгі функцияларды қарастырамыз:

pvm spawn-процесс тудырады

pvm send- белгіленген процесске асинхронды хабар береді.

pvm recv-белгіленген процесстен немесе басқа кез келген процесстен бұғатталған қабылдау

pvm nrecv-бұғатталмаған қабылдау

pvm mcast-белгіленген процесстерге дерек жіберу.

Келесі функцияларды қолданып буферге/буферден буып түйеді/шешеді:

pvm pkint- бүтін сандарды(бір немесе одан көп) буып түйеді

pvm upkint- бүтін сандарды(бір немее одан көп) шешеді

pvm spawn функциясын толығырақ қарастырайық:

pvm spawn (char*task, char**argv,

int flag, char*where,

int ntask,int*tids);

task- туындалатын есеп атауы;

argv- соңында нольдік символы бар есептер параметрі

flag- нұсқалар(0 есептерді қай жерде туындалатынын анықтау

PVM-ге беріледі )

where- есептің қайда туындалатынын анықтайды

ntask-туындалатын есептердің көшірме саны;

tids- туындалатын есептер идентификаторы, int туындалған есептер санын қайтарады.

буып-түюі/шешуімен қатар хабарды жіберу немесе алу үшін буферге келесі функцияларды қолданып орналастыру керек:

pvm initsend, pvm mkbuf, pvm setsbuf

pvm initsend(int encoding)-хабар беру үшін келісім бойынша ағымдағы буферді инициалдайды; әдетте кодтау үшін PvmdatdDefault-ны қолданады.

pvm mkbuf(int encoding)- жіберу үшін жаңа буфер құрады және идентификаторды қайтарады;

pvm setsbuf(int bufіd)- буферге жіберіп/алу үшін ағымдағы буферді bufіd атауымен орнатады;

pvm send (int tid, int msgtag)

tid- хабар жіберуші идентификаторы;

msgtag- осы хабар тегі

pvm send топтық нұсқау tid пен идентификацияланған барлық есептерге хабар жібереді.

PVM ROOT/usr/local/pvm/current жиынтығы.