面向并行程序設(shè)計的可視化建模語言體系及支撐系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來,高性能并行計算機隨著多核處理器的應(yīng)用已取得了迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用,然而其硬件架構(gòu)的日益復(fù)雜也同時對并行應(yīng)用程序和軟件的設(shè)計與開發(fā)技術(shù)提出了更艱巨的挑戰(zhàn)。為有效降低并行應(yīng)用程序的設(shè)計與開發(fā)難度以及提高開發(fā)效率,本論文基于高抽象層次和可視化的程序建模思想開展了并行應(yīng)用程序可視化建模語言及支撐系統(tǒng)的研究工作。
　　 本論文首先研究了可視化建模語言體系,提出了一種面向并行程序設(shè)計的可視化建模語言規(guī)范,定義和設(shè)計了語言規(guī)范的三個組成

2、部分—語素(或字母表)、語法規(guī)范和語義。該語言規(guī)范提供了通用的語素表示法、基于形式化文法的語法描述和語義定義。完成了可視化建模語言的語言元素核心集合的設(shè)計和定義,采用上下文無關(guān)的可視化文法-位置文法理論完成了對語言語法的形式化定義和表示,為可視化建模方法提供了強有力的語言支持。設(shè)計并實現(xiàn)了一個實驗對 FFT并行算法模型進(jìn)行語法驗證,實驗結(jié)果驗證了提出的形式化文法進(jìn)行模型語法驗證的可行性和有效性。
　　 為了支持提出的可視化建模語

3、言,研究了可視化建模語言的支撐系統(tǒng),提出了一種圖形模型驅(qū)動的并行程序開發(fā)方案,在建模階段由建模支撐系統(tǒng)提供模型編輯和模型驗證的方法和系統(tǒng)支持,在模型轉(zhuǎn)換階段由基于模型解析引擎的模型轉(zhuǎn)換支撐系統(tǒng)提供圖形模型至源代碼的轉(zhuǎn)換方法和系統(tǒng)支持,以此保證并行程序開發(fā)過程中源代碼框架的自動生成。實現(xiàn)了可視化建模語言的支撐系統(tǒng)平臺ParDT和一種異構(gòu)環(huán)境下的消息傳遞庫,并以矩陣乘算法和 SWLAG算法作為應(yīng)用實例進(jìn)行了實例驗證。實例研究結(jié)果表明,該支撐

4、系統(tǒng)能夠在保證圖形模型正確性和生成代碼框架正確性的前提下有效降低算法的設(shè)計和開發(fā)難度。
　　 針對更為復(fù)雜的多級混合并行計算環(huán)境,研究了多級混合并行計算環(huán)境下的可視化建模系統(tǒng),提出了一種可充分利用多級混合架構(gòu)下各層次架構(gòu)并行性的層級式建模思想以及基于此思想的分層建模方案,設(shè)計了任務(wù)配置層、任務(wù)分配層和算法實現(xiàn)層三個可視化建模層次的建模規(guī)范?；谠摲桨冈O(shè)計和實現(xiàn)了面向多級混合并行計算環(huán)境的可視化并行程序建模系統(tǒng) e-ParaMod