автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка и исследование системы параллельного программирования для многомодульных конфигурации вычислительных комплексов

ЕМ0РУССЮ1И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЗИМЯНИН ЛЕОНИД ФЕДОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ МНОГОМОДУЛЬНЫХ КОНФИГУРАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

гениальность 05.13.16 - применение вычислительной техники,

математического моделирования и математических методов в научных исследованиях

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск - 1994

Диссертация выполнена на кафедре математического обеспечени ЭВМ факультета прикладной математики и информатики Белорусского

государственного университета.

доктор технических наук, профессор М.К.Вуза

доктор физико-математичеасих наук, профессор Апанасович В.В., кандидат технических наук, доцент Курбацкий А.Н.

научно-исследовательский институт электронных вычислительных машин (г.Минск)

Защита диссертации состоится 4 марта 1994 года 10 часов на заседании специализированного совета К 056.03.14 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Белорусском государственном университете по адресу: 220080, г.Минск, пр. Ф.Скорины, 4, главный корпус, ауд. 206.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Белорусского государственного университета.

Автореферат разослан " 3 " 1994 гола

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:"

Ученый секретарь

специализированного совета • -

профессор /1$}В. М. Скрипите

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для существенного ускорения научно-тех-ческого прогресса необходимы принципиально' новые разработки, последние,однако, невозможны без применения ыатематич-- екого моделирования и вичислительного эксперимента, значение которых особенно велико в тех областях, где имеется большой разрыв между возможностями теории и эксперимента. В научных исследованиях метод моделирования стал возможным благодаря высокоскоростным ЭВМ, главным образом, вычислительным системам параллельного действия, практическая ценность которых состоит в возможности решать формализованные задачи больших размерностей, формировать новый взгяд на исследуемые процессы и в результате получать новые знания.

При решении задач моделирования особое значение имеют инструментальные средства программирования, в■особенности параллельного программирования. Реальные объекты моделирования по своей природе имеют параллельный принцип функционирования. Описание функционирования объектов средствами параллельного программирования имеет более естественную связь о объектами моделирования, что повышает качество моделирования. Параллельный подход имеет преимущество даже для моделирующих систем, реализуемых на последовательных машинах.

Наиболее реальным и экономически обоснованным подходом по созданию высокоскоростных систем параллельного действия,на наш взгляд, является идея крупноблочного конструирования — создание многомодульных конфигураций из блоков, в качестве которых могут бить использованы целые ЭВМ, процессоры, спецпроцессоры, ПЭВМ. Разработка многомодульных конфигураций может идти по нескольким основным направлениям: создание многопроцессорных систем о общей памятью; создание многомашинных конфигураций; использование спецпроцессоров, главным образом, с векторной обработкой; совместная обработка: ПЭВМ в локальной сети с супер-ЭВМ. Важное преимущество идеи крупноблочного конструирования -это возможность интегрированного использования всего накопленного программного обеспечения комплексируемых модулей.' Однако работа в таких неоднородных вычислительных комплексах представляет собой достаточно сложную проблему. Пользователь должен учитывать

3

разнородный характер и аппаратуры и программного обеспечения входящих в систему модулей. Поэтому эффективное применение многомодульных конфигураций требует разработки системы параллельного программирования е целью создания среды параллельной обработки, предоставляющей возможности привлечения всех ресурсов многомодульной конфигурации к решению одной задачи, устраняющей многие проблемы, связанные с комплексированием и способствующей сокращению времени получения результатов обработки.

Разрабатываемая в диссертационной работе система параллельного программирования базируется на использовании БМ-технологии (концепции Виртуальных Машин).

Цель работы - разработка и исследование технологии создания программных сред высокоскоростных вычислений и ее практическое воплощение в системах параллельного программирования для вычислительных систем параллельного действия, построенных на базе многомодульных конфигураций.

Методы исследования. Теоретические Исследования проводились на основе теории параллельного программирования (моделей программ и вычислений, сетей ПЕТРИ), формальных грамматик и языковых процессоров, численных методов, системного программирования. При разработке программных компонент использовалось системное и прикладное программное обеспечение ВС ЭВМ.

Новые научные результаты. Новизна разрабатываемой в работе методологии создания среды высокоскоростных вычислений заключается в использовании ВМ-технологии в рамках комплексного подхода при разработке математического обеспечения вычислительных систем параллельного действия, который включает разработку новой модели вычислительного процесса, языковых средств описания параллельных процессов, .создание модели системы параллельного действия адекватной модели вычислений и ее отображение на реальную архитектуру многомодульных конфигураций, что придает ей определенную универсальность. Разрабатываемые в рамках предлагаемой методологии системы параллельного программирования могут быть эффективно реализованы на многопроцессорных системах,на многомашинных комплексах, в сетях, при этом главное внимание уделяется повышению производительности работы пользователей.

Практическая ценность работы.

На основе проведенных исследований и разработок создана Система Параллельного Программирования (СПП) для многомодульных конфигураций вычислительных систем. Она обеспечивает поддержку технологии проектирования параллельных программ на основе разработанной секционной модели параллельных вычислений, предоставляет пользователю средства для разработки параллельных программ и их выполнения на многомодульных конфигурациях. СПП расширяет ¿азовые возможности Системы Виртуальных Машин (СВМ) ЕС по параллельной обработке информации и может быть применена при решении задач моделирования и вычислительного эксперимента, на которых позволяет повысить производительность работы на 1-2 порядка. На однопроцессорных системах СПП может быть использована в режиме моделирования для подготовки параллельных программ и их отладки,. анализа и получения численных характеристик,

исследования способов управления параллельными процессами.

Реализация результатов. Теоретические и практические результаты использовались и внедрены:

- в Белгосуниверситете при выполнении НИР "Математическое и программное обеспечение многопроцессорных систем" (ном.гос.per. 01870052108) в рамках научно-технической программы "Информатика" (задание 04.03.07);

- в НИИЭВМ при выполнении хоздоговорных работ "Реализация средств распараллеливания программ в рамках СВМ-3 и СВМ-4", "Разработка средств взаимодействия виртуальных машин .через, общую память"; . .

- в учебный процесс при подготовке студентов, по специальности 22.04 - "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем".

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Программное обеспечение многопроцессорных систем" (г.Тверь 1985,1989 гг.), на V и VII Всесоюзных школах-семинарах "Распараллеливание обработки информации" (г.Львов, 1985,1989 гг.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Микропрограммные средства локальной автоматики" (г.Гродно,1989 г.). на научной конференции Еелгосуниверситета "Актуальные проблемы социально-гуманитарных и естественных наук" (Минск,1991 г.), на семинарах кафедры математического обеспечения

5

ЭВМ и факультета прикладной маатематики и информатики.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 работ.

Основные результаты работы, выносимые на защиту;

1. Секционная модель параллельных вычислений, реализующая новый принцип управления параллельными процессами на основе координационных схем(схем синхронизации);

2. Язык параллельного программирования,предоставляющий пользователям эффективные средства описания сложных взаимодействующих процессов;

3. Проект и реализация системы параллельного программирования для многомодульных конфигураций вычислительных систем, обеспечивающей поддержку технологии проектирования параллельных программ;

4. Методика проектирования корректных и эффективных параллельных программ;

5. Результаты практического применения системы параллельного программирования в задачах моделирования распыления твердых тел.

Достоверность приводимых в диссертации результатов обеспечивается корректным применением математических методов и подтверждается результатами вычислительных экспериментов.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Ее объем составляет 156 страниц машинописного текста, в том числе 10 рисунков, Ъ таблиц, 5 графиков, список литературы, включающий 130 наименований и приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности выбранного нап-. равления работы, формулируется цель и приводятся основные результаты работы,выносимые на защиту, показывается значимость полученных результатов. Кратко излагается основное содержание диссертации.

В первой главе предлагается секционная модель параллельных вычислений. Методологической . основой модели является проектирование параллельных алгоритмов как набора конкурентных

6

процессов, которые выполняются параллельно и при необходимости взаимодействуют, синхронизируясь по определенным событиям. Порядок взаимодействия конкурентных процессов должен быть подчинен некоторым требованиям для обеспечения функциональной детерминированности вычислений. Эти требования будем называть координационными правилами. Для формализации координационых отношений вводится независимое от уровня абстракции понятие СЕКЦИЯ, которое является средством установления отсутствующей при мультиобработке связи между понятиями процесса и программы.

Определение . Секция есть двойка БЦа , я),где а- условие инициализации (УИ) (логическое выражение), я- тело секции, представляющее собой набор программ, которые секцией ставятся в соответствие процессам, реализующим вычисления некоторой задачи. Секция называется элементарной, если не содержит внутренних секций.

Пусть ,1=1,...т} в общем случае множество иерархичес-

ки 'вложенных секций ( ш - число секций ).

Введем два вектора II и V длиной т.Значениями компонент и^ и векторов и и V являются соответственно общее . число инициализаций и завершений секции з^ в момент времени начиная с момента начала работы всего множества секций Б при 1:^0.Тогда пара ( и^,^) определяет состояние секции в^ в момент времени 1;.

Состояние множества секций Б в момент времени Ь может быть специфицировано как

(^(Б) = {(и1,У1),1=1,...,т Д>0).

Каждая инициализация и каждое завершение секции вызывает изменение состояния

Координационные требования определим в форме аксиом:

А1. В момент времени 1; = О и V 1 = ТГй имеем и±(0) = У1(0),а при 1; а О гТ^);

А2. Секция 3^= (а^.я^ ) может быть инициализирована,если <3^=1; гие;

АЗ. Вычисление УИ а^ секции и инициализация секции Б^ одно неделимое действие. Вычисление УИ вложенной секции выполняется .если активна охватывающая секция; .

А4. Инициализированная элементарная секция выполняется ровно один раз за конечное время;

Л5. Завершение секции не может быть заблокировано.

7

Секционная модель реализует принцип асинхронного программирования, которое классифицируется как событийное управление. Событием является инициирование или завершение секции.

Семантика событийного управления секционной модели может быть формализована с помощью сетей ПЕТРИ. В работе показано, что каждой координационной схеме может быть поставлена в соответствие ингибиторная сеть ПЕТРИ.

Моделирующая мсяць секционной модели расширена посредством введения управляющих переменных, доступ к которым в теле секции выполняется с помощью неделимых операций. Неделимость операций доступа к управляющим переменным будем задавать в специальном операторе :

CHANCE < операции доступа к управляющим переменным > END; Управляющие переменные позволяют, задавать сложные динамические отношения на множестве секций, устранять недетерминизм при выборе секций для инициализации. Следует заметить, что оператор CHANGE и управляющие переменные в модели играют и самостоятельную роль. Оператор CHANGE задает критический интервал. В частности, с его помощью можно задать неделимость операций доступа к любым разделяемым ресурсам.Можно смоделировать операции над семафорами, механизм .условных критических интервалов, барьеры,мониторы.

Параллельная программа может быть представлена в форме координационной схемы, которая представляет собой множество иерархически вложенных секций с "хорошо" определенными УН. Смысл хорошо определенных условий инициализации означает корректность параллельных программ.

Приведем неформальное описание координационной схемы.

< Координационная схема > ::= SCHHIA < имя-схемы >;

[<объявление управляющих переменных > ] [Синициализация управляющих переменных >] < секция > { < секция > }

END < имя-схемы >;

< Объявление управляющих переменных > ::= DECLARE CONTROL Ссписок управляющих переменны!>

< Список управляющих переменных > ::= < идентификатор управляющей переменной > < тип и атрибуты > { < идентификатор управляющей переменной > < тип и атрибуты >}

< Инициализация управляющих переменных > < идентификатор

8

управляющей перемешюй > = < выражение >

< Секция > SECTION <имя-секции> [ ( дискретный диапазон ) ];

[< условие инициализации >] < тело секции > END <имя-секции> ;

< Дискретный диапазон > < переменная-параметр > .= <начальное значение параметра) ТО сконечное значение параметра> [ BY сприращение параметра>]

< Условие инициализации) ::= COND = < логическое выражение >;

< Тело сегауш > :< оператор > { < оператор >}

< Оператор > ::= < секция >I< вычислительный оператор >| < оператор неделимых операций >

< Вычислительный оператор > :<любой оператор, используемый в языках программирования для работы с данными)

< Оператор неделимых операций > ::= CHANCE < список вычислительных операторов изменяющих значения управляющих переменных > END;

'Интерпретация координационной схемы выполняется. Монитором Координационной Схемы (МКС), главной задачей которого является обновление множества состояний Q^ и обеспечение подчинения координационным правилам. МКС вызывается в начале работы координационной схемы, а также после завершения работы любой секции или оператора CHANGE.В функции МКС входит проверка УИ секций и инициирование секций,. УИ которых истинно (аксиома A3).

Вторая глава посвящается проблемам разработки языка параллельного программирования на основе секционной модели параллельных вычислений.Проектирование языка базируется на стратегии,сущность которой заключается в добавлении нового языкового уровня над существующим базовым языком для описания желаемой параллельности и необходимой синхронизации, с тем чтобы базовым прикладным программам оставаться относительно неизменными. Новый языковый уровень используется главным образом для описания оболочки параллельной программы.Главное в втом подходе - чтобы язык описания оболочки программы позволял наилучшим образом специфицировать синхронизацию взаимодействующих процессов и распределение данных. Спецификация внутренних частей программы возлагается на базовый язык. Проблема трансляции программ на созданном новом языке может быть реализована с помощью препроцессора, который моделирует программу

9

на базовом языке.

В п.2.1. обосновывается выбор алгоритмического языка ПЛ/1 в качестве базы при разработке нового языка на основе секциошюй модели ( Б - языка).

В п.2.2. дается описание синтаксиса и семантикиа Б-языка.

В п.2.3. рассматриваются графово-программные грамматики в качестве математического аппарата, положенного в основу реализации препроцессора Б-языка.

В третьей главе представлены проект и реализация новой системы ПАРаллельного программирования для многомодульных конфигураций вычислительных систем, предназначенной для поддержки технологии программирования на основе секционной модели параллельных вычислений (СПП "ПАРСЕК"), которую будем называть Б - технологией. Сущность Б - технологии представлена на рис1.

Вертикальные уровни (Н) отражают один из аспектов Б-технологии, который позволяет нам объединить в единое целое уже существующие методы проектирования программ для отдельных компонент многомодульной конфигурации.

Основу Б- технологии составляет проектирование программ на базе секционной модели параллельных вычислений ( уровень Н2 ). Уровень Н1 отражает применение технологии проектирования программ для Матричных Процессоров (МП) и использование всего накопленного для него программного обеспечения. Уровень НЗ предоставляет возможности разработки программ на языках последовательного программирования с последующим их распараллеливанием.

Горизонтальные уровни ( Ъ ) указывают на языковые средства или программные компоненты, используемые для поддержки Б-технологии.

Проектирование параллельных программ ведется по технологии "сверху - вниз" :

- исходная задача представляется как множество иерархически вложенных процессов,которые могут взаимодействовать меаду собой;

- на множестве процессов определяется закон их взаимодействия ;

- выбираются языковые средства для реализации алгоритмов выделенных процессов;

- выполняется запись параллельной программы на Б-языке.

Н1

Н2

НЗ

Задачи

1

_«___

АРРСЖТШШ АРАЬ

Б - язык

Язык ПЛ/1

Рис.1. Б - технология

Разработанная параллельная программа выполняется на модели эгопроцессорного Вычислительного Комплекса (МВК), реализованной помощью программных и аппаратных ресурсов ЕС ЭВМ. Общая гхема эграммиой и аппаратной поддержки Б-технологии представлена на

р

Рис.. 2. Программная и аппаратная поддержка Б-технологии с

и

СПП "ПАРСЕК" состоит из двух групп программных компонент:

1) компоненты базового программного обеспечен« комплексируемых модулей вычислительных систем;

2) собственные программные компоненты,которые обеспечивают расширение базовых возможностей по параллельной обработке информации. Сюда входят следующие программные компоненты:

- Б-язык и его препроцессор ;

- блок автоматического построения Б - программ ( распараллеливание последовательных ПЛ-программ);

- монитор СВОЩсредств взаимосвязи ВМ через общую память);

- монитор матричных процессоров;

- монитор мультипроцессности.

В главе рассмотрены основные принципы построения и функцис

нирования программных компонент СПП "ПАРСЕК".

В четвертой главе предлагается и анализируется методика проектирования корректных и эффективных параллельных программ, а также приводятся результаты практического применения разработанной системы параллельного программирования.

В п.4.1.предлагается методика построения корректных параллельных программ по технологии структурного программирования.

На множестве секций рассматриваются отношения, которые позволяют образовывать следующие базовые структуры: влементарная секция S; конкатенация - SQ,S1,...,Sm+1 (цепочка секций); выбор -SAß) (SV SV ... V S )S . где значение целочисленного

О 12 m in ♦ 1

выражения ße [1,m], вычисляемого в начальной секции SQ, определяет значение индекса выбираемой секции Sj (1stsm), после выполнения которой инициализируется конечная секция итерация - SQ S4( у ) (S3) S3, где значение логического выражения 7, вычисляемого в секции , определяет условие итерации; параллельные пути - SQ parbegin Sjt Sg, Sm

parend S

m+ 1

Для секций каждой базовой структуры при заданном начальном состоянии MQ построены условия инициализации.

Отметим основные свойства базовых структур.

УТВЕРВДЕНИЕ 1. Любая базовая структура, инициированная при заданных начальных условиях, не может быть заблокирована условия-пи инициализации внутренних секций.

УТВЕРВДЕНИЕ 2. После инициализации начальной секции SQ каждой структуры, которая выполняется один раз, конечная секция 3 . (S для итерации) также выполняется один раз и ее завершение

tn ♦ 1 Э

зосстанавливает начальное состояние структур: Mq.

УТВЕРВДЕНИЕ 3. Каждая базовая структура функционально экви-пента элементарной секции S, причем U(t) = UQ(t), v(t)=vni^i(t) (V(t) = V^(t) для итерации).

Структурированные секции строятся следующим образом:

- нулевой уровень иерархии составляют элементарные секции;

- структурированная секция уровня 1 состоит из элементарно секций, объединенных в одну из базовых сструктур;

- структурированная секция уровня п (п >1) состоит из )лементарных и структурированных секций уровней 1,2.....п-1,

объединенных в одну из базовых структур.

УТВЕРЖДЕНИЕ 4. Структурированная секция функционально эквивалентна некоторой элементарной секции.

УТВЕРВДЕНИЕ 5. Параллельный алгоритм, заданный с помощы структурированной координационной схемы, однозначен и не имеет тупиков.

В п. 4.2 рассматривается использование секционной модел параллельных вычислений в качестве базы систем автоматическог построения параллельных программ по последовательным программа (распараллеливание программ ). Рассматривается проблема трансля ции последовательных ПЛ/1-программ в параллельные программы н S-языке. Распараллеливанию подвергаются участки ПЛ-программ тип

гнезд циклов do to r1;...do in=1 to rn; Td^ig.....ljj)

end;...end;(*) и циклов типа do while ( a ); S end;(**). • Дл анализа циклов (*) применен классический метод параллепипедов, в для распараллеливания циклов типа (**) тело цикла S разбивается на участки S0,...,S с возможностью их- конвейерного ш асинхронного выполнения.

В п.4.3. даются рекомендации пользователям по повышению отказоустойчивости разрабатываемых программ.

В п.4.4. ^приведены результаты исследования разработаннс системы параллельного программирования на задачах, которые вкла дываются в рамки попеременных последовательно-параллельных'вычи< лений(ППП-вычислений). Предложена мера оценки производительност системы "ПАРСЕК"; • получены оценки производительности д некоторых задач в режиме 'моделирования на ■однопроцессорн! конфигурациях ЕС-1035, ЕС-1046; исследована реальная вффекти: ность применения системы "ПАРСЕК" при решении задач, двухпроцессорной конфигурации ЕС-1066.90 с общей памятью ЕС-1037(И30Т-1014Е) с 4 МП. Отмечается близость реальных оцен проиводительности к результатам, полученным при моделировани Показана эффективность применения S-технологии для ППП-вычисл ний. Так,например, в задачах умножения больших матриц с ■ помош системы "ПАРСЕК" "на двухпроцессорной ЭВМ получен . ковффицие повышения быстродействия а =1.8.

В п.4.5.приведены результаты апробации S-технологии и раз{ ботанной системы параллельного программирования "ПАРСЕК" в зад чах распыления твердых тел. Распыление используют для получе!

14

зтомно—чистых поверхностей, тонких пленок, анализа травления ¡труктур в микроэлектронике. Большая часть исследований по гроблеме распыления посвящена получению конкретных данных, шпример, угловых и энергетических закономерностей распыления для «онкретннх ситуаций . Решение таких задач требует больших объемов зычислетшй. В качестве объекта исследования взяты математические додели, описывающие физические явления, имеющие место при 1аспылении твердых тел, реализованные на последовательных дашинах. Предложена методика реализации ряда моделей, целью соторой является снижение времени моделирования. Рассмотрены зозможности ускорения вычислений при использовании аналитических доделей, реализация которых связанаа с решением жестких систем збыкновешшх дифференциальных уравненний, а также машинного доделирования методами Монте-Карло,главное достоинство которого в ром,что он позволяет учитывать любой физический процесс ^посредственно. Б-технология обеспечивает эффективное решение ^истем обыкновенных дифференциальных уравнений, поскольку методы IX решения вкладываются, в рамки ППП-вычислений. Применение детодов Монте-Карло позволяет получить решения для шогокомпонентпих и многослойных мишеней, в том числе мишеней зложной геометрии, что обеспечивает моделирование современных технологических процессов СБИС. Использование Б-технологии тозволяет преодолеть противоречие между большими затратами дашинного времени и желаемой статистической точностью, присущее детоду Монте-Карло.

Разработана параллельная программа моделирования . ионной шплантации методами Монте-Карло - программа Р_ТЙ1М. Выполнена зпробоция программы Р_Т1ПМ на многомодульной конфигурации ЕС ЭВМ (ЕС-1046 с 4 МП) для следующего теста:ион-В(бор).число

с

юнов-10 ,энергия иона-200 КеУ, двухслойная мишень:Б10? и Б1. эезультаты расчета ускорения моделирования методом Монте-Карло 1риведены в таблице 1.

Из приведенных результатов следует,что система параллельного трограммировання ."Парсек" предоставляет пользователю средства для разработки параллельных программ, позволяющие эффективно юпользовать многомодульные конфигурации в задачах моделирования л вычислительного эксперимента.

Таблица 1.

Число Число Число Время Коэффициент

ионов ЦП МП моделирова- повышения

ния быстродейст-

/сек/ вия а

1 - 3290- 1

2 - 1747 1,88

ю5 1 1 234 14

1 2 130 25

1 4 4 70 47

Система параллельного программирования "ПАРСЕК" реализована в операционной среде СВМ. Программные модули занимают свыше 10000 строк на языке ПЛ/1, 3000 строк на языке Ассемблера, 500 строк на языке процедур EXEC.Прикладные программы (PJTRIM и др.) занимают свыше 2000 строк на S-языке.

Программный продукт "ПАРСЕК-система параллельного программирования" зарегистрирован в информационной части Республиканского фонда алгоритмов и программ Министерства народного образования .Республики Беларусь (регистрационный номер РТ1200.0070).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. Предложена концепция проектирования программного обес-чения для многомодульных конфигураций, которая базируется на принципах виртуализации и подходе к разработке систем параллельного программирования как к решению следующих взаимосвязанных задач: построение общей абстрактной модели вычислительного процесса, создание программной поддержки абстрактной модели, разработка логической структуры -вычислительной системы, ориентированной на реализацию модели вычислений, отображение модели вычислительной системы на реальную многомодульную конфигурацию .

2. Разработана формальная модель параллельных вычислений (секционная модель). Исследованы свойства модели, показана связь секционной модели с сетями ПЕТРИ, предложены решения с помощью секционной модели ряда классических задач синхронизации процессов

3. Разработан новый язык параллельного программирования

16

Б-язик) на основе секционной модели параллельных вычислений как 1асширение алгоритмического языка ПЛ/1. В качестве математической [одели Б-языка выбрана графово-программная грамматика, которая олозкена в основу реализации препроцессора Б-языка.

4. Предложен проект и осуществлена . практическая реализация истемы параллельного программирования для многомодульных конфигураций ЕС ЭВМ, работающих под управлением операционной системы ВМ ЕС. Разработанная система обеспечивает поддержку предложенной а основе секционной модели вычислений технологии проектирования араллельных программ (Б-технологии). Предложена и апробирована етодика проектирования корректных программ. Доказана их одозна-ность и беступиковость.

Ь. В рамках проекта системы параллельного программирования азработана модель многопроцессорного вычислительного комплекса и ыполнено его моделирование с помощью программных и аппаратных есурсов комплексируемых модулей ЕС ЭВМ.

6. Разработан режим мультипроцессности, расширяющий базовые озможности СВМ ЕС по параллельной обработке информации, „ который озволяет привлечь все вычислительные мощности многомодульной онфигуращш к решению одной .задачи и^тем самым ,снизить время ее ешения. Это позволяет на многомодульных конфигурациях создать реду для высокоскоростных вычислений.

7. Представлены результаты практического применения системы араллельного программирования в задачах распыления тйердых тел. сследованы возможности ускорения процессов моделирования в адачах ионной имплантации при использовании аналитических эделей распыления. Предложена методика разработки параллельных рограмм для моделирования процессов ионной имплантации методами энте-Кар.по.Показаны возможности эффективного практического рименения разработанной системы параллельного программирования пя многомодульных конфигураций ЕС ЭВМ в задачах моделирования и числительного эксперимента.

Основные положения диссертации отражены в следующих публика-

1ЯХ.

. Буза М.К..Зимянин Л.Ф. Координационные схемы в параллельных вычислениях // Программное обеспечение многопроцессорных

17 . .

систем:Тез.докл.-Калинин,1985 --с.21-22.

2 . Буза М.К..Зимяшш Л.Ф. Координационные схемы как метод

организации систем параллельного действия //Распараллеливание обработки информации:Тез.докл.-Львов,1987.-с.76-77.

3 . Буза М.К.«Зимянин Л.Ф. Язык описания параллельных процес-

сов // Проблемы разработки программного и информационного обеспечения автоматизированных рабочих мест плановых работников - Минск.-Вышэйшая школа,1987.-е.121-135-

4 • Буза М.К..Зимянин Л.Ф. Мониторная поддержка режима мульти-

процессности в системе виртуальных машин // Вопросы радиоэлектроники,сер.ЭВТ, 1988.-N9.-с. 11-15. "

5 . Буза М.К..Зимянин Л.Ф. Секционная модель параллельных

вычислений //Программирование.-1990.-N4.-с.54-62.

6 . Буза М.К..Зимянин Л.Ф. Модель взаимодействия конкурентных

процессов // Рук.дёп.в ВИНИТИ N3910-B90 12.07.90

7 . Буза М.К..Зимянин Л.Ф/ Система проектирования параллельных

программ // Актуальные проблемы социально-гуманитарных и естественных наук:Тез.докл.-Минск.- Вышэйшая школа,1991.-с.85-86.

8 . Гайдуцкая Н.П..Зимянин Л.Ф. и др. Проект интерфейса поль-

зователя МП ЕС 2706 в ИДО СВМ ЕС. // VI конференция математиков Беларуси:Тез.докл.-Гродно,1992.-е.14.

9 . Зимянин Л.Ф. Проектирование параллельных программ на основе

секционной модели // Программное обеспечение многопроцессорных систем:Тез.докл.-Калинин,1988.-е.139-141.

10. Зимянин Л.Ф. Автоматическое построение S-программ // Распараллеливание обработки информации:Тез.докл.-Львов,1989. -с.187-188.

11. Зимянин Л.Ф. Проектирование параллельных программ в системе "ПАРСЕК" // Многопроцессорные средства локальной автоматики: Тез.докл. -Гродно.-1989.-е.105-107.

Подписано к печати 2.Б. 01. Формат 60x24x16 Объем '1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ N ЗТ. Бесплатно

Отпечатано на ротапринте БГУ 220Св0, г.Минск, ул.Бобруйская, 7