Υποστήριξη χρόνου εκτέλεσης για μοντέλα προγραμματισμού κοινής μνήμης και περάσματος μηνυμάτων σε συστάδες πολυεπεξεργαστικών συστημάτων

Abstract

Today s state of the art parallel machines are built as clusters of multiprocessor nodes with a hybriddesign that combines architectural elements of both shared memory and distributed memorycomputers Their major programming models are message passing the hybrid model (thecombination of message passing between nodes and the use of a shared memory model inside thenodes) and finally the shared memory programming model based on a software distributed sharedmemory systemThe absence of a unified programming approach is remarkable This thesis tackles this problem byintroducing a new design and an implementation of the multithreaded software that provides runtimesupport and allows the efficient application execution on a wide set of architectures from sharedmemory parallel machines to clusters of multiprocessors including metacomputing environmentsMajor results of this dissertation are the followingThe development of a portable user level threads software package•éThe development of a runtime system that supports multithreaded execution for shared memoryprogramming models on clusters of multiprocessorsThe implementation of OpenMP on clusters of multiprocessors on top of software distributedshared memoryThe development of a runtime system for the easy and efficient programming of messagepassing applications that follow the master slave paradigmThe extension of OpenMP on exclusively distributed memory systems

Οι σύγχρονες παράλληλες μηχανές αιχμής αποτελούνται απο συστάδες πολυεπεξεργαστικων κόμβωνδιαθέτοντας μια υβριδική σχεδίαση που συνδυάζει αρχιτεκτονικά στοιχεία των υπολογιστών κοινήςκαι κατανεμημένης μνήμης Τα κυριότερα μοντέλα προγραμματισμού τους είναι το μοντέλοπεράσματος μηνυμάτων το υβριδικό μοντέλο δηλαδή ο συνδυασμός περάσματος μηνυμάτωνμεταξύ των κόμβων και η χρήση κάποιου μοντέλου κοινής μνήμης εντός των κόμβων και τέλος οπρογραμματισμός κοινής μνήμης με την υποστήριξη κάποιου συστήματος κοινής ιδεατής μνήμηςΗ έλλειψη μιας ενιαίας προγραμματιστικής προσέγγισης είναι ιδιαίτερα αισθητή Η παρούσαδιατριβή αντιμετωπίζει το συγκεκριμένο πρόβλημα εισάγοντας ενα νεο σχεδιασμό και μιαυλοποίηση του πολυνηματικου λογισμικού που παρέχει υποστήριξη κατά το χρόνο εκτέλεσης καιεπιτρέπει την αποδοτική εκτέλεση προγραμμάτων σε ενα ευρύτατο σύνολο αρχιτεκτονικών αποπαράλληλες μηχανές κοινής μνήμης εως συστάδες πολυεπεξεργαστικων συστημάτων και κατεπέκταση μεταυπολογιστικα περιβάλλοντα Κυρία αποτελέσματα της παρούσας διατριβής είναι ταακολούθαΗ ανάπτυξη ενός μεταφερσιμου λογισμικού νημάτων επίπεδου χρήστηΗ ανάπτυξη ενός συστήματος χρόνου εκτέλεσης που παρέχει την υποστήριξη πολυνηματικηςεκτέλεσης για μοντέλα προγραμματισμού κοινής μνήμης σε συστάδες πολυεπεξεργαστικωνσυστημάτωνΗ υλοποίηση του μοντέλου προγραμματισμού OpenMP σε συστάδες πολυεπεξεργαστικωνσυστημάτων μέσω κοινής ιδεατής μνήμηςΗ ανάπτυξη ενός συστήματος χρόνου εκτέλεσης για τον εύκολο και αποδοτικό προγραμματισμόεφαρμογών περάσματος μηνυμάτων που ακολουθούν το παράδειγμα αφέντη σκλάβουΗ επέκταση του μοντέλου προγραμματισμού OpenMP σε συστήματα αποκλειστικάκατανεμημένης μνήμης