Учебное пособие москва мади 2020 ббк 32. 81 В 683 Волосова, А. В. В683

 
14.2.3. Система программирования mpС
 
Язык mpС ‒
первый язык высокого уровня, разработанный специально 
для программирования неоднородных сетей. Он имеет все средства для 
определения основных свойств параллельного алгоритма, влияющие на 
скорость его выполнения в неоднородной вычислительной среде: 
необходимое число параллельных процессов; объем вычислений и 
передаваемых данных в рамках каждого процесса; сценарий
взаимодействия 
процессов и т.д. mpC позволяет менять эти характеристики динамически во 
время выполнения программы. Информация, извлеченная из описания 
параллельного алгоритма, вместе с данными о реальной производительности 
процессоров 
и 
коммуникационных 
каналов, 
помогает 
системе 
программирования mpC найти эффективный способ отображения процессов 
mpC-
программы на компьютеры сети.

---

148 
Язык и система программирования mpC разработана в Институте 
системного программирования РАН. Детали описания и текущее состояние 
проекта можно найти на сайте http://www.ispras.ru/~mpc.
Основы программирования на 
mpC
mpC-
программа 
‒
множество 
параллельных 
процессов, 
взаимодействующих посредством неявной передачи сообщений. Количество 
процессов, составляющих программу и характеристики компьютеров, на 
которых эти процессы выполняются
, 
указываются пользователем программы 
в момент ее запуска. Реализацию этого механизма обеспечивают внешние 
средства. Код на mpC, составленный в соответствии с моделью SPMD, 
управляет тем, какие именно вычисления выполняются каждым из процессов 
программы.
Группа процессов, совместно выполняющих некоторый параллельный 
алгоритм, в языке mpC называется сетью. Сеть в mpC ‒
механизм, 
позволяющий программисту абстрагироваться от реальных физических 
процессов параллельной программы. В простом случае сеть 
- 
множество 
виртуальных процессоров. 
Определение сети в программе вызывает создание группы реальных 
процессов, представляющей эту сеть: каждому виртуальному процессору 
соответствует отдельный процесс параллельной программы. В разные 
моменты времени выполнения параллельной программы один и тот же 
реальный 
параллельный 
процесс 
может 
представлять 
различные 
виртуальные процессоры различных сетей.
Вопросы и задания
1. 
Какие конструкции языка С препятствуют автоматическому 
распараллеливанию программ?
2. 
Отвечая на предыдущий вопрос, вы сформировали список 
конструкций, 
препятствующих 
автоматическому 
распараллеливанию 
программ. Внимательно проанализируйте полученный список и подумайте, 

---

149 
верно ли такое утверждение: "Любую программу, в которой нет конструкций 
из списка, можно автоматически распараллелить"?
3. 
В цикле содержится вызов функции. Какие конструкции языков 
необходимо учитывать, чтобы определить, являются ли все итерации данного 
цикла независимыми или нет? Рассмотрите языки С и Fortran.
4. 
Какой вычислительной системе лучше соответствует технология 
ОрепМР: вычислительному кластеру из рабочих станций или SMP
-
компьютеру?
5. 
Чем отличаются понятия "процесс" и "нить"?
6. 
Верно ли утверждение: "OpenMP
-
программы работают согласно 
модели SingleProgram Multiple Data (SPMD)?"
7. 
Чем различаются общие и локальные переменные в 
последовательной секции Оре
n
МР
-
программы?
8. 
Допускает ли Оре
n
МР изменение числа параллельных нитей по 
ходу работы программы?
9. 
Как будет обрабатываться такая конструкция: в параллельном 
цикле стоит вызов функции, в теле которой так же есть параллельный цикл?
10. 
Почему в ОрепМР нет конструкций, аналогичных директивам 
DVM ALIGN и
DISTRIBUTE? 
11. 
Предположим, что в ОрепМР не было бы директивы BARRIER. 
Смоделируйте барьерную синхронизацию нитей с помощью других средств 
ОрепМР, в частности, с помощью механизма критических секций.
12. 
Можно ли автоматически конвертировать DVM
-
программу в 
программу на Оре
n
МР?
13. 
Напишите с помощью Оре
n
МР, DVM и трС программы 
перемножения двух матриц, решения системы линейных уравнений методом 
Гаусса, нахождения обратной матрицы. Проанализируйте выполненную 
работу с точки зрения эффективности полученных программ, простоты 
написания программ, переносимости программ.

---

150 
14. 
Проанализируйте, что общего и чем различаются классы
переменных вОре
n
МР, DVM и трС.
15. 
Для чего в DVM введена директива ALIGN?
16. 
Сравните модели выполнения параллельных циклов в Оре
n
МР и 
DVM. 
17. 
Для нахождения суммы элементов вектора в рамках Оре
n
МР при 
сложении частичных сумм можно воспользоваться критической секцией. Как 
выполнить эту же операцию в DVM?