New techniques for the tool supported performance optimization of data-parallel programs (Q2724189)

Kurzfassung: Ziel der Arbeit ist, den Leistungsoptimierungszyklus für parallele Programme durch den Einsatz von neuen Methoden, die in Werkzeugen zur Analyse des Ablaufverhaltens integriert sind, zu beschleunigen. Dies geschieht insbesondere unter Berücksichtigung der besonderen Gegebenheiten auf parallelen Systemen, die aus Netzwerken von Arbeitsplatzrechnern bestehen.NEWLINENEWLINENEWLINEAusgangspunkt der Arbeit ist eine Analyse der verschiedenen Paradigmen paralleler Programmierung und deren Unterstützung durch Programmierumgebungen. Insbesondere wird die Integration von Leistungsanalyse und Übersetzersystem untersucht. Im Anschluß daran werden die wichtigsten Vertreter von Leistungsanalysewerkzeugen anhand eines Anforderungsprofils bewertet.NEWLINENEWLINENEWLINEAus den Ergebnissen der Untersuchungen wird eine neue Methodik zur werkzeuggestützten Leistungsanalyse von datenparallelen High Performance Fortran (HPF) Programmen hergeleitet. Neben massiv parallelen Systemen werden insbesondere auch Netze von Arbeitsplatzrechnern unterstützt. Durch ein Verfahren zur Korrektur der von Fremdprozessen im System verursachten Störungen, können Programme während der üblichen Arbeitszeiten besser für ihren Produktionslauf in den lastschwachen Zeiten optimiert werden. Außerdem können durch gezielte Beeinflussung des Ablaufverhaltens durch das Leistungsanalysewerkzeug die Auswirkungen von Änderungen der Berechnungsaufteilung abgeschätzt werden. Der Leistungsoptimierungszyklus kann so durch den frühzeitigen Ausschluß von Implementierungsalternativen beschleunigt werden. Weiterhin bietet die neu eingeführte Analyse der Abhängigkeit zwischen Leistungswerten eine wirkungsvolle Unterstützung bei der Suche nach Leistungsengpässen. Die dazu verwendete Modellbildung wird durch aktive Leistungsanalyse bei geringer Beeinflussung des Programmablaufverhaltens deutlich verbessert.NEWLINENEWLINENEWLINEDie Leistungsfähigkeit der entwickelten Methoden wird anhand einer realen Implementierung auf einem Netzwerk von Arbeitsplatzrechnern demonstriert. Zu diesem Zweck wurde ein on-line Leistungsanalysewerkzeug für HPF Programme, als Teil einer im Rahmen des ESPRIT Projektes PREPARE entstandenen Programmierumgebung, entwickelt. Diese Umgebung zeichnet sich insbesondere durch die enge Kopplung zwischen Übersetzer und Analysewerkzeugen aus. Beispielhaft wird das Werkzeug zur Leistungsoptimierung einer Strömungssimulationsanwendung eingesetzt.