并行程序行为及性能的可视化工具——Fara Vision

近年来,随着并行计算机及并行计算日益走向成熟,对并行程序的调试、行为及性能的研究成为国际上并行计算领域的一个异常活跃的课题。在国家智能中心开发曙光—1000大规模并行计算机过程中,笔者为曙光—1000设计实现了一个并行程序行为及性能的可视化工具——ParaVision。ParaVision对用户了解并行计算机的行为及性能提供了有效的手段, 与传统串行程序比,并行程序因其独有的特点对程序的调试及性能分析增加了难度,提出了新的要求。     

基于插桩技术的并行程序性能分析方法设计和实现*

介绍了一种异构环境下的并行调试及性能分析工具ParaVT的设计方法和实现.通过对并行程序源代码的分析处理,利用自动插桩模板插入用于调试和性能分析的用户代码,从而对并行程序进行断点调试和性能参数收集,达到进一步优化程序设计的目的.     

VENUS：一个通用的并行性能可视化环境

本文介绍了一个通用的并行程序性能可视化环境ＶＥＮＵＳ。在分析当前并行性能可视化工具不足的基础上，ＶＥＮＵＳ系统采用了基于可扩展的多层性能视图模型的可视化方法，并改进了ＰＶＭ的跟踪机制以支持性能可视化分析与程序源代码的直接对应。实验表明，ＶＥＮＵＳ系统能够有效地帮助发现并行程序中的性能瓶颈。     

基于MPI并行程序的性能评测可视化工具

介绍了一个基于MPI编程环境的性能监测／分析工具，该工具对程序运行时的相关硬件系统资源数据进行采集，提供实时和事后两种可视化视图，以便程序员对程序进行实时监测和事后性能分析，帮助找出性能瓶颈并加以改进，提高并行程序的性能。     

调试器对并行程序干扰特性的研究

机群系统中并行程序的执行具有不确定性，这种不确定性给并行程序的调试带来了困难，并行程序的不确定性是由运行环境中的各种干扰因素造成的，该文研究交互式调试行为对调试程序的干扰特性，文中给出了算法可以在调试的过程中实时地报告出本次交互式调试操作是否对调试的程序造成了干扰。     

并行可视化调试工具中检查点使能的研究与实现

与串行程序相比,并行程序调试会遇到新的问题。首先并行程序往往需要长时间运行,从而导致并行程序调试是一个尤其费时的过程;其次并行程序调试过程中,某一次调试出现的错误在下次调试的时候不一定出现,给错误跟踪带来了很大困难。本文针对这两个问题,设计和实现了一个中间件系统,在并行调试工具XMPI中使能BLCR检查点系统的。通过该中间件,在使用XMPI调试大型MPI并行程序的时候,减少调试阶段并行程序运行时间,并且可以更好跟踪并行程序错误,提高并行程序开发效率。     

DENNET中降低调试器干扰的机制

DENNET是清华大学高性能计算所开发的一个机群系统并行程序调试环境．本文分析并行程序调试环境的现状和发展趋势；阐述调试环境对并行程序的干扰问题，指出降低乃至完全消除干扰是并行程序调试环境的一个重要研究方向，介绍了DENNET设计时采用的两种降低干扰的技术．     

基于事件模型的可视化并行调试技术

并行程序存在资源竞争、时序紊乱、死锁等复杂问题，加上并行程序的不确定性，给调试带来了很大的困难．基于事件模型的可视化并行调试技术ＥＶＴＰＤ（ｅｖｅｎｔ—ｂａｓｅｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｎｐａｒａｌｌｅｌｄｅｂｕｇｇｉｎｇ）为解决这些困难提供了一个途径．ＥＶＴＰＤ的基本要素是事件监视与可视化重放．本文讨论了事件监视与可视化重放中的关键技术；事件描述、事件过滤、事件识别、时戳、记录重放、执行重放和视图定义，并且给出了一个基于工作站机群系统的并行调试器的结构．     

并行程序错误调试技术研究综述

随着多核设备的普及,主流软件系统的构建模式已经由单线程串行转为多线程的并行方式．然而,由于并行程序的不确定性,使得调试并行程序错误要比串行程序的错误困难很多．因此,如何高效地调试并行程序错误成为了亟待解决的问题．对并行错误调试技术做了全面的研究与分析．在此基础上,进一步讨论了不同调试技术的优劣,也对并行调试技术可能的发展方向进行展望．     

并行程序的优化与性能评价

文中讨论了并行程序的优化问题,指出并行程序的优化应从数据划分、通信优化和串行优化三个方面着手。针对传统加速比的缺点和不足,我们提出了优化加速比模型来评价优化并行程序的性能;对ＮＡＳ基准测试程序ＭＧ和ＦＴ进行了优化,用优化加速比模型分析了上述两个程序在ＩＢＭ ＳＰ２上的性能。     

异构平台下的并行程序性能可视化方法

为了便于对异构平台下的并行程序性能进行分析,在对可视化技术和并行计算与控制显示平台研究的基础上设计了一种异构环境下的性能可视化模型.针对该模型的特点利用监测代码插桩技术、性能数据事后分析等方法,给出了并行性能数据获取、转换与绘图的具体方法和实现过程,为跨平台并行性能数据的采集和转换提供了一种简便方法.实验结果表明了在异构环境下该方法对并行性能数据可视化的可行性与有效性.     

基于宏与全局变量Floyd并行算法的性能对比

在Ubuntu操作系统上,实现多线程并行的Floyd算法。对实验数据分析表明,基于全局变量定义代价矩阵A大小的并行程序所获得的并行性能要优于基于宏参数定义矩阵A大小的并行程序的性能。这与相应的用宏参数定义矩阵A大小的串行程序性能要更优的结果相反。     

多核环境下潮汐分析辅助软件并行绘制技术研究

为方便科研人员使用Baytap-G潮汐分析软件,基于C#.NET程序设计语言设计了一套潮汐分析辅助软件,实现了Baytap-G软件的封装,完成了输入数据格式的自动转换、输出数据的自动提取,以及水位、振幅、相位数据的可视化展示;在介绍C#.NET语言中任务(TASK)并行编程模型的基础上,详细讨论了绘制振幅、相位图任务分解、并行化程序设计考虑及其实现;实验结果表明,合理设计并行程序可以充分利用多核计算机的计算资源,提升程序运行效率,但是过多的任务数、不均匀的工作负载通常会影响并行程序的效率。     

A Performance Analysis Tool for PVM Parallel Programs

In this paper,we introduce the design and implementation of ParaVT,which is a visual performance analysis and parallel debugging tool.In ParaVT,we propose an automated instrumentation mechanism.Based on this mechanism,ParaVT automatically analyzes the performance bottleneck of parallel applications and provides a visual user interface to monitor and analyze the performance of parallel programs.In addition,it also supports certain extensions.     

大规模结构有限元分析程序在多核集群计算环境中的性能分析和优化

通过对基于MPI编程模型实现的开源有限元计算分析软件在多核集群计算平台中的程序性能的分析,找出程序瓶颈及其原因,实现了基于MPI编程模型的并行程序在多核计算环境中的性能优化。根据程序性能瓶颈的分析,提出了基于MPI/OpenMP混合并行编程模型的大规模线性/非线性方程组求解和多线程多进程同时进行消息通信的两种程序性能优化方案。不同计算规模的实验结果表明,在多核集群计算平台中,MPI/OpenMP混合编程模型实现的大规模非线性方程组求解器相对于单纯基于MPI编程模型实现的并行程序,其性能有2倍到3倍的提升;多线程多进程同时消息传递的优化方案虽然对程序能够起到性能优化作用,但是对解决程序消息通信瓶颈的问题不是最好的方法。两个方案总体性能分析结果表明,基于MPI/OpenMP混合编程模型实现的并行程序,在多核集群计算平台中能够更好地发挥硬件系统的计算能力。     

并行程序性能分析中的时戳同步问题及方法

基于事件跟踪的并行程序性能分析,就是通过分析各处理器采集的事件记录、计算程序对象的执行时间和探究事件间的相互关系,来揭示程序的性能问题。这一工作要求各处理器采集的事件时戳必须具有可比性。由于各种原因,通过测量获得的事件时戳往往是不同步的,这直接影响性能分析工作的开展。介绍处理器时钟误差的概念及产生原因、并行程序性能分析中的测量误差、时钟条件和时戳同步需求,最后介绍一种基于恒定时钟漂移的线性误差插值技术,在一定程度上解决了并行程序性能分析中的时戳同步问题。     

并行嵌入式系统可视化性能分析工具的设计与实现

随着并行计算在军用、工业技术等领域的广泛应用,更多的用户开始应用并行处理技术解决问题,针对嵌入式多核多处理器平台的并行程序开发也更加普及。并行调试技术是并行程序开发的一个重要环节,调试实时应用程序的过程十分复杂,但是,并行调试环境却相对比较薄弱。文章研究设计了一种基于并行嵌入式实时系统的性能分析工具,只需使用极少的资源便可对应用程序进行跟踪分析,具有较高的性能。     

基于事件的并行程序性能监测库的实现技术

并行程序性能分析工具的一种主要设计思想是采用源程序们随法,而其中性能监测库是这类并行程序性能分析工具的重要组成部分,提出了玫种基于事件的并行程序性能监测库的实现技术,并给出了一个基于ＳＶＭ系统的性能分析工具的性能监测库的实现方法。     

IPS-2: the second generation of a parallel program measurementsystem

IPS, a performance measurement system for parallel and distributed programs, is currently running on its second implementation. IPS's model of parallel programs uses knowledge about the semantics of a program's structure to provide two important features. First, IPS provides a large amount of performance data about the execution of a parallel program, and this information is organized so that access to it is easy and intuitive. Secondly, IPS provides performance analysis techniques that help to guide the programmer automatically to the location of program bottlenecks. The first implementation of IPS was a testbed for the basic design concepts, providing experience with a hierarchical program and measurement model, interactive program analysis, and automatic guidance techniques. It was built on the Charlotte distributed operating system. The second implementation, IPS-2, extends the basic system with new instrumentation techniques, an interactive and graphical user interface, and new automatic guidance analysis techniques. This implementation runs on 4.3BSD UNIX systems, on the VAX, DECstation, Sun 4, and Sequent Symmetry multiprocessor     

Performance Optimization Using Extended Critical Path Analysis in Multithreaded Programs on Multiprocessors

Efficient performance tuning of parallel programs is often hard. Optimization is often done when the program is written as a last effort to increase the performance. With sequential programs each (executed) code segment will affect the completion time. In the case of a parallel program executed on a multiprocessor this is not always true, due to dependencies between the different threads. Thus, certain code segments of the execution may not affect the completion time of the program. Optimization of such code segments will not increase the performance. In this paper we present an approach to optimize performance by finding the extended critical path of the multithreaded program. The extended critical path analysis is a generalization of the critical path analysis in the sense that it also deals with more threads than processors. We have implemented the extended critical path analysis in a performance optimization tool. The tool allows the user to determine the extended critical path of a multithreaded application written for the Solaris operating system for any number of processors based on execution on a single processor workstation.