PARALLEL.RU - Информационно-аналитический центр по параллельным вычислениям

Т-ядро (run-time support компонента Т-системы) реализует поддержку вычислительной модели "автотрансформация вычисляемой сети" -- поддерживает основные Т-структуры данных и основные операции модели вычисления:

• сетевой вызов функции--приводит к порождению процесса;
• рассылка результата функции потребителям;
• операции работы с неготовыми значениями--передачи/копирование неготовых значений и т.п.;
• поддержка механизмов неявной синхронизации процессов (засыпание, побудка и т.п.);
• поддержка вычислительной модели в условиях размещения фрагментов вычисляемой сети в памяти различных соисполнителей--реализация на межпроцессорном уровне следующих механизмов и понятий: отношения "поставщик-потребитель"; механизмы синхронизации процессов; доступ к значениям аргументов функции; рассылка результатов потребителям;
• внешнее планирование--механизмы запроса и передачи готового к исполнению процесса от одного соисполнителя другому, работающему на простаивающем процессорном элементе мультипроцессора.

Разработка программ для исполнения в среде Т-системы: сегодня нами используется язык t2cp (в дальнейшем возможна реализация других языков для программирования в Т-системе)--расширение языка С небольшим числом новых конструкций (Т-конструкций):

• описание заголовка Т-функций--определяет имя Т-функции, список имен ее аргументов, результатов и вспомогательных Т-переменных;
• операторы передачи Т-значений (в том числе--неготовых): присваивание Т-переменной нового Т-значения; выдача одного из результатов Т-функции;
• оператор вызова Т-функции--приводит к порождению процесса;
• операции над Т-структурами--конструкторы и селекторы для Т-структур: операции работы со списками и массивами Т-звеньев; операции размещения С-данных в Т-структурах и извлечения С-данных из Т-структур.

Особенности программирования: Т-программа определяет набор чистых Т-функций.  Однако в рамках тела каждой функции, программист может использовать любые С-конструкции и С-данные, использовать стиль программирования , к которому он привык--например, императивный стиль.  При этом, должен отсутсвовать побочный эффект у Т-функций: все данные для вычислений в теле функции должны быть получены явно через ее аргументы, все результаты вычисления--переданы через ее выходы/результаты.

Язык t2cp поддержан препроцессором, преобразующим входную Т-программу в программу на языке С (перечисленные выше Т-конструкции заменяются на соответствующие вызовы Т-ядра; остальная часть программы оставляется без изменения).   Результат препроцессирования обрабатывается стандартным в ОС Linux компилятором языка С и собирается с библиотеками Т-ядра в исполняемый файл, пригодный для запуска на любой установке вида "TCP/IP-сеть Linux-машин" (содержащей любое число моно- или SMP-узлов сети, любое число процессоров...).

При запуске исполняемого файла считывается конфигурационный файл с перечислением разрешенных для использования в данном запуске программы вычислительных ресурсов: IP-адресов и характеристик (монопроцессор или SMP-мультипроцессор) узлов сети. За счет механизма rcp/rsh на указанных узлах вычислительной установки запускаются экземпляры Т-ядра, образующих общую среду исполнения Т-задачи.  Эта совокупность экземпляров Т-ядра автоматически (без специальных спецификаций со стороны программиста) в динамике (во время выполнения Т-программы) поддерживает все операции, связанные с параллельным выполнением Т-программы:

• поиск готовых к исполнению Т-процессов и распределение их по свободным процессорам;
• передачу данных (аргументов и результатов) между Т-процессами;
• синхронизацию Т-процессов по данным (синхронизацию Т-процесса по готовности тех данных, которые действительно потребовались как значения для продолжения выполнения Т-процесса)

• связанны с большим объемом обработки данных (то есть, требуют большой производительности вычислительной установки)
• имеют сложную логику развития процесса вычисления;
• связанны с обработкой нечисловых данных или данных, имеющими сложное (не матричное) представление (например, динамически порождаемые списки, деревья, графы и т.п.);
• обладают потенциальным параллелизмом, однако этот параллелизм скрыт до времени исполнения программы и проявляется только в динамике.

Именно на такой класс задач--задач с динамическим (скрытым до момента запуска программы) параллелизмом--и была первоначально ориентирована разработка.   Уточнение класса задач, для которых использование Т-системы целесообразно, является предметом дальнейших исследований и во многом будет определяться результатами использования Т-системы для решения практических задач (см. URL-ссылки на отчеты о решении задач в Т-системе).

Для выполнения приложений используется мультикомпьютер, реализованный (ИПС РАН) как быстрая локальная сеть (Switched Fast Ethernet 100 Mbps) из 9 различных Linux-машин, в том числе мультипроцессорных SMP-компьютеров двух типов:

• шестипроцессорные ALR 6x6 (6xPentium Pro/200)--2 шт.
• двухпроцессорные рабочие станции класса IBM PC (2xPentium II/266)-- 5 шт.

Всего в данной установке 24 процессора Pentium Pro/200 и Pentium II/266, 1,408 Mb оперативной памяти и 70.4 Gb дисковой памяти. Суммарная теоретическая пиковая производительность установки--5.6GFlops, стоимость установки--ок. $55,000.