init

src/sections/task/aims.tex

@@ -0,0 +1,53 @@
+\subsection{Постановка задачи, определение целей работы}
+
+Так возникает задача добавления в систему SAPFOR дополнительного сценария работы -- распараллеливания фортран-программ без построения схемы распределения данных и с использованием директив PARALLEL без клаузы ON.
+
+Требуется, чтобы новый режим мог обходить ограничения, накладываемые распределением данных, тем самым расширяя класс распараллеливаемых программ на общую память по сравнению со стандартным распараллеливанием на кластер. В частности, вставляемые директивы должны корректно описывать все данные, используемые в цикле, их область хранения в памяти и зависимости типа ACROSS, если они есть.
+
+Также от добавляемого функционала естественно потребовать его \textit{корректность}: при условии, если входная программа корректная, то система SAPFOR должна выдавать правильную параллельную программу, которая должен успешно компилироваться и выполняться.
+
+Помимо этого, результирующее распараллеливание должно быть эффективным, то есть давать приемлемый прирост производительности за счёт многопоточного выполнения: не замедлять программу существенно в худших случаях и получать распараллеливание, конкурирующие с ручным в лучших случаях. В это требование дополнительно входит расстановка оптимизирующих клауз TIE в директивы PARALLEL везде, где это возможно.
+
+Поскольку работа ведётся в рамках доработки системы SAPFOR, решение должно быть в неё интегрировано должным образом:
+
+\begin{itemize}
+    \item в системе SAPFOR каждое преобразование оформляется в виде последовательности \textit{проходов} -- алгоритмов, которые логически разделены на блоки. Поэтому новый функционал должен быть реализован в виде нового прохода (или в виде последовательности новых проходов);
+
+    \item новый режим распараллеливания, должен учитывать и правильно обрабатывать директивы системы SAPFOR;
+
+    \item должна быть добавлена возможность вызова это режима через диалоговую графическую оболочку;
+
+    \item вместе с самим распараллеливанием должен быть добавлен функционал анализа входного кода, который выдавал бы информацию по распараллеливанию без фактической вставки директив. Аналогичный анализ в системе SAPFOR есть и для режима распараллеливания на кластер. Он служит для выявления проблем при автоматизированном распараллеливании;
+\end{itemize}
+
+Ещё одной подцелью работы является проверка выполнения этих требований путём проведения тестирования на выбранном множестве программ, которые должны содержать достаточное количество распараллеливаемых циклов разных видов.
+
+Рассмотрим небольшой пример ожидаемого распараллеливания на общую память на отрывке программы, реализующей алгоритм Якоби (см. Рис). Система SAPFOR должна успешно вставить все присутствующие директивы DVM-системы. При запуске анализа кода диалоговая система должна сообщить, что внешний цикл распараллелить нельзя (и указать причину), и что внутренние циклы распараллеливаются без препятствий.
+
+\begin{lstlisting}[style=FORT,caption={
+пример ожидаемого распараллеливания.}]
+...
+    do  it = 1,itmax 
+        eps = 0. 
+!DVM$ REGION  
+!DVM$ PARALLEL (j,i), PRIVATE (i,j),TIE (a(i,j),b(i,j)),REDUCTION (max (eps)) 
+        do  j = 2,l - 1 
+            do  i = 2,l - 1 
+                eps = max (eps,abs (b(i,j) - a(i,j))) 
+                a(i,j) = b(i,j) 
+            enddo   
+        enddo   
+!DVM$ PARALLEL (j,i), PRIVATE (i,j),TIE (a(i,j),b(i,j)) 
+        do  j = 2,l - 1 
+            do  i = 2,l - 1 
+                b(i,j) = calculate (a(i - 1,j) + a(i,j - 1) + a(i + 1,j) + a(i,j + 1)) 
+            enddo   
+        enddo   
+!DVM$ END REGION
+        if (eps .lt. maxeps)  goto 3 
+    enddo   
+3   continue 
+...
+\end{lstlisting}
+
+В дополнение к описанному, существует ещё несколько сценариев использования системы SAPFOR, при котором может пригодиться новый функционал. Во-первых, с помощью режима распараллеливания на общую память можно будет распараллеливать программы, написаные на технологии MPI, что может дать дополнительное ускорение. Во-вторых, данный режим может быть полезен и при обычном распараллеливании с распределением данных: с его помощью можно предварительно оценивать программы на предмет потенциала к распараллеливанию, например заранее узнавать, какие циклы могут быть распараллелены, а какие нет. Используя полученную информацию, можно оценивать вероятность того, что распараллеливание даст положительный эффект ещё до создания схемы распределения данных.