Methods and Techniques for the Automatic Parallel Code ...

viΠερίληψηδηµοϕιλή µη γραµµικό µετασχηµατισµό που χρησιµοποιείται για τη διαµέριση των δεδοµένων και τωνυπολογισµών του αρχικού προβλήµατος και διευκολύνει την περαιτέρω κατανοµή τους στις διαθέσιµεςµονάδες εκτέλεσης του παράλληλου προγράµµατος.Η παραλληλοποίηση µιας γενικής ϕύσεως εϕαρµογής ϕωλιασµένων βρόχων είναι σύνθετη και µητετριµµένη διαδικασία. Το γεγονός αυτό αποδίδεται στην ποικιλοµορϕία των εϕαρµογών αυτών, πουανάλογα µε το ϕυσικό τους περιεχόµενο επιβάλλουν διαϕορετικές σηµασιολογικές εξαρτήσεις και καταπιάνονταιµε ϕυσικά χωρία ποικίλων γεωµετρικών συσχετισµών. Επιπλέον, η εξέλιξη των παράλληλωναρχιτεκτονικών οδηγεί συχνά στην εισαγωγή καινοτόµων προγραµµατιστικών τεχνικών ή ακόµακαι στην ανακύκλωση παλιότερων αρχών και προσεγγίσεων. Η τρέχουσα επικρατούσα αρχιτεκτονικήτάση στην Παράλληλη Επεξεργασία, ήτοι οι αρχιτεκτονικές κατανεµηµένης µοιραζόµενης µνήµης, χαρακτηρίζεταιαπό µια διεπίπεδη αρχιτεκτονική ιεραρχία, που δεν διατηρείται στα συνήθη µονολιθικάµοντέλα παράλληλου προγραµµατισµού µέσω ανταλλαγής µηνυµάτων.Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής µας απασχόλησαν κυρίως δύο ζητήµατα: κατά πρώτο λόγο,επιχειρήσαµε να αξιοποιήσουµε τη σηµασιολογία ενός αλγορίθµου ϕωλιασµένων βρόχων, έστω σε επίπεδοτου χώρου επαναλήψεων και των εξαρτήσεων δεδοµένων, κατά την απεικόνιση του παράλληλουαλγορίθµου σε µια τοπολογία διεργασιών υπό δεδοµένη επεξεργαστική υποδοµή. Εξ όσων γνωρίζου-µε, η ανάδειξη της ϕύσης του αλγορίθµου κατά την διαδικασία απεικόνισής του σε µια καρτεσιανήτοπολογία διεργασιών δεν έχει ληϕθεί υπόψη στη σύγχρονη διεθνή βιβλιογραϕία, παρότι πειραµατικάοδηγεί σε σηµαντικές βελτιώσεις του χρόνου εκτέλεσης του αλγορίθµου. Κατά δεύτερον, διερευνήθηκανδιάϕορα υβριδικά µοντέλα παράλληλου προγραµµατισµού για αλγορίθµους ϕωλιασµένων βρόχων,που χρησιµοποιούν τόσο ανταλλαγή µηνυµάτων µεταξύ διαϕορετικών κόµβων της συστοιχίαςόσο και πολυνηµατική επεξεργασία στο εσωτερικό ενός κόµβου, αντανακλώντας έτσι προγραµµατιστικάτη διεπίπεδη ιεραρχία τέτοιων αρχιτεκτονικών. Όπως έχει διαπιστωθεί κατά την απόπειρα υβριδικήςπαραλληλοποίησης εϕαρµογών, η αξιοποίηση των πλεονεκτηµάτων του υβριδικού προγραµµατιστικούµοντέλου είναι δύσκολη διαδικασία, που απαιτεί µεταξύ άλλων τη χρήση τεχνικών για την άµβλυνσητων περιορισµών που συχνά επιβάλλει η βιβλιοθήκη ανταλλαγής µηνυµάτων. Στην παρούσα εργασία,αναπτύξαµε τεχνικές εξισορρόπησης του ϕορτίου µεταξύ των νηµάτων, επιτυγχάνοντας τη βελτίωσητης επίδοσης του υβριδικού µοντέλου τουλάχιστον στα επίπεδα του µονολιθικού µοντέλου ανταλλαγήςµηνυµάτων και σε αρκετές περιπτώσεις σε ακόµα ταχύτερους χρόνους εκτέλεσης.Λέξεις Κλειδιά: Συστήµατα Παράλληλης Επεξεργασίας, Τέλεια Φωλιασµένοι Βρόχοι, ΜετασχηµατισµόςΥπερκόµβων, Χρονοδροµολόγηση Σωλήνωσης, Χώρος Επαναλήψεων, Εξαρτήσεις ∆εδοµένων,Συστοιχίες Πολυεπεξεργαστικών Στοιχείων, Ανταλλαγή Μηνυµάτων, Πολυνηµατική Επεξεργασία, ΥβριδικήΠαραλληλοποίηση, Τοπολογία ∆ιεργασιών, Εξισορρόπηση Φορτίου Νηµάτων, MPI, OpenMP.