X10语言机制研究和实现优化

发布时间：2020-05-07 06:15

【摘要】：随着多核处理器越来越成为微处理器发展的主流,并行编程越来越受到人们的关注。如何在目前的多核处理器上进行简单高效的并行程序设计以利用多核所带来的性能优势成为了研究的热点。传统的并行编程语言(如OpenMP、MPI、多线程库等)都只是用于解决某一些领域的问题,并且多数并行编程语言编程复杂,描述层次相对较低,致使并行应用的开发效率低下,不适合于进行并行开发的推广。为了更好地利用和推广并行,新型的并行编程模型和并行编程语言相继出现。本文选择IBM开发的X10语言作为研究对象。X10语言是IBM在美国DARPA的HPCS(High Productivity Computing Systems)项目中开发的一种新型的面向对象的并行编程语言。它的主要目的是降低并行编程的难度,提高应用开发的效率,并提供高性能、可移植和健壮性的支持。本文的主要工作如下: 1、研究X10的语言机制。将X10语言与主流的并行编程语言(OpenMP、MPI等)、其他HPCS语言和新型的Go语言进行了比较分析,指出X10语言存在的部分问题。 2、X10语言的运用。运用X10语言实现跟踪界面活动网格法YGX程序,对实现的程序进行正确性的验证,并将X10语言实现的YGX程序与OpenMP版本的YGX程序进行实现及性能上的比较。 3、对X10语言的优化。设计并实现基于程序特性的循环展开因子确定算法,实现了循环展开的循环优化。实验表明:经过优化后的X10语言的YGX程序性能提高大约10%。 4、针对X10语言的并行递归程序,在并行度较高时,X10派生的activity过多致使程序的并行性得不到很好实现的问题,通过限制activity的派生来降低activity的派生开销对程序性能的影响,并通过计算斐波那契数的程序进行了模拟。实验表明:限制activity的派生数目确实能够提高程序性能。
【图文】：

工具链,编译器,执行方式,多进程

X10 语言引入了 Place 的概念。一个共享多线程的计算将局限于一个 Place中，且线程由类轻量级线程 activity 取代。对于分布存储全局并行，X10 语言引入了分部 distribution。全局并行需要多个 Place，它们之间全局共享一定的数据，，同时每个 Place 拥有自己的私有数据，Place 之间的并行通过异步操作来实现。如图 2.8 所示为 X10 语言的编译器工具链[8,20]。X10 语言的编译器前端是一个源到源的代码转换器。编译器后端支持两种不同的形式：Native Back End 和 JavaBack End。编译后生成 C++代码或.cu 代码的编译后端，则称为 Native Back End；编译后生成 JAVA 代码的编译后端，则称为 Java Back End。X10 语言开发的应用与 X10 语言提供的类库经过编译器前端后生成 X10 语言的抽象语法树；生成的抽象语法树经过不同的编译器后端后生成不同的目标代码；经过编译后端生成的目标代码在各自对应的平台上进行编译执行；自此 X10 应用执行完毕。X10 除了支持纯 X10 代码编写的应用外，它还能够支持在 X10 程序中调用外部代码块(如：C++代码、JAVA 代码等)。当需要调用外部的非 X10 代码或调用其他语言的指定库时，可以在 X10 程序中通过使用@Native(lang,code)来导入外部代码，其中 lang 指明外部代码的语言(如：C++，JAVA)，code 即为代码块。

流程图,活动网格,流程图,界面

国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文的网格形状原则上是任意多边形，但多数是用两簇折线将网格。密度ρ，内能e，压力p离散化后的值取在网格取在网格角点上。在计算区域内部采用一组近似椭圆型因而有一种连续重分网格的能力，是求解二维流体力学和活的方法[33]。算算法
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP332

【参考文献】