Опыт применения методики крупноблочного распараллеливания сложных задач

1. Сложные задачи допускают построение параллельных алгоритмов, состоящих из идентичных ветвей. Разработка таких алгоритмов, характеризуется простотой, а процесс написания параллельной программы сводиться к написанию последней для одной ветви соответствующего параллельного алгоритма.

2. При распределении исходных данных между ветвями параллельного алгоритма эффективными являются принципы однородного расщепления массивов информации, при котором обеспечивается равенство объемов составных частей, единообразие при введении избыточности в каждой из них, и взаимнооднозначное соответствие между их номерами и номерами этих ветвей.

3. Для построения параллельных алгоритмов достаточно использовать 5 схем обмена информацией между ветвями:

— дифференциальную;

— трансляционную;

— трансляционно-циклическую;

— конвейерно-параллельную;

— коллекторную.

Осуществление обмена по данным схемам в общем случае связывается с транзитным прохождением информации через вычислители, лежащих на пути между взаимодействующими ВС.

4. Простота реализации обмена по рассмотренным схемам позволяет использовать в основном регулярные однородные структуры ВС и конфигурации подсистем, программно-настраиваемых в пределах ВС в виде линейки, кольца, решетки, гиперкуба и тора.

5. Для записи параллельных алгоритмов решения сложных задач эффективны версии языков высокого уровня, которые являются расширениями последовательных языков, средствами организации взаимодействия между вычислителями.

Объем системного расширения этих языков составляет несколько % от общего объема транслятора.

Экспериментально установлено, что число программирования на параллельных языках имеет тот же порядок, что и на последовательных. Увеличение трудоемкости укладывается в 10% от трудоемкости последовательного программирования.

6. Простота схем обмена данных на машинах ведет к простоте записи реализации параллельных программ. Затраты на взаимодействие между программами менее 10% от общего объема программы.

7. Трансляционно-циклическая, трансляционная конвейерно-параллельная схемы обмена составляют не менее 90% от всех схем, реализуемых в процессе выполнения параллельных программ сложных задач. Время обмена информацией между ветвями параллельной программы, отнесенное к общему времени ее выполнения асимптотически стремиться к нулю с ростом объема исходных данных.