曙光机群系统并行调试器的设计与实现

介绍了为曙光机群系统设计实现的并行调试器DCDB。DCDB同时支持调试MPI或PVM、C或Fortran的并行应用程序，实现了记录／重放并行调试功能，支持循环调试，解决了并行调试时并行程序的不确定性问题。DCDB采用Client／server／Client结构，具有友好的图形用户界面，系统主要采用Java语言开发，具有良好的可移植性和可扩展性。     

可预测扩展并行性能的并行程序设计模型

ＢＳＰ（Ｂｕｌｋ－Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ）模型是独立于并行体系结构的,即可作为并行计算模型又可看作并地程序设计模型,该模型使程序员在算法设计阶段和编程调试阶段可精确地分析和预测并行程序性能。ＢＳＰ程序可移植性强,可在多种并行系统发ＰＶＭ,ＭＰＩ等上实现。     

支持多种并行程序设计模式的可移植并行调试器设计与实现

MPDG是为高性能并行巨型机系统设计的调试工具,其设计指导思想是：1．采用Client/Server结构,实现系统的可移植性,具体表现为将用户界面,并行调试管理与调试监控服务分离,调试监控采用目标系统支持的调试器;2．以同一的使用方式支持多种并行程序设计模式应用,针对共享内存的并行目标应用（如OpenMP程序)和基．于水息传递的分布式目标应用（如PVM或MPI程序）,提供风格完全一致的调试手段;3．实现图形用户界面,MPDG的GUI分为3级,即主界面,进程集,单个进程,进程集控制特别适合具有相同执行流和用户视图的并行进程的调试。     

一种跨平台的并行编程框架设计与实现

并行程序设计的复杂性及并行计算平台的多样性导致程序可移植性较差。为此,设计并实现一种跨平台、分层次的并行编程框架OpenCH。该框架通过两层并行函数库和层次化的API设计,对上层应用程序隐藏并行化细节,为基于不同计算平台的库函数设计了统一的函数接口,使底层平台的变化对上层应用程序透明。根据底层函数库的开发,给出一种填充式的编程方法和任务调度系统。将OpenCH应用于遥感影像分类,实验结果证明,基于该框架开发的并行程序可运行于多种并行计算平台,并具有较高的并行加速比,编程框架本身造成的时间开销低于15%。     

GDB远程调试环境的设计与实现

以嵌入式系统中的软件调试方式——GDB为切入点,通过分析基于SPARC处理器平台软件开发中的GDB远程调试环境,详细论述调试方式的特点和其实现的基本原理,并通过具体工程进行实现。在工程实现中,提到一些工程实现比较关注的问题,如GDB的可移植性问题等。最后分析GDB和其他调试方式相比的特点和不足。     

用软件实现并行计算机系统的时钟同步

本文提出了利用软件同步实现TANSPUTER系统中各处理器时钟同步方法。首先对并行计算机系统的时钟同步问题进行了介绍;然后对一种多处理器的同步算法简单地进行了描述,并给出了在990—STAR并行计算机系统中实现的方法;提供了部分程序代码和注解以及在990—STAR并行计算机系统中获取的结果;讨论了代码的实用性和可移植性。     

一个基于机群系统的面向对象并行程序 开发环境的研究与实现

面向对象程序设计技术可以降低并行程序设计的复杂性,提高并行程序的可读性、可维护性、可移植性.因此提供面向对象的并行程序设计环境,可以减少并行程序开发难度,有效地利用并行计算机系统的潜能.可扩展并行机群系统是随着网络技术迅速发展而出现的一种网络并行计算系统.其主要特点是适于粗粒度任务并行,适于采用消息传递机制.文中在可扩展机群系统上实现了面向对象的并行程序开发环境ParaObject,它由对象平台、并行对象和邮件对象组成,并行程序以并行对象为单位并行执行,通过邮件对象传送数据,具有良好的封装性和可移植性,友好的用户编程接口,使用方便.     

通用多核并行调试方法研究

多核体系结构加深了并行编程的难度。为开发高效的多核并行调试工具,本文分析了传统并行调试技术面临的问题,提出按并行粒度分级的调试方法,该方法可充分利用并行编程的经验,不断优化调试技术。     

边界扫描在MPP大规模并行计算机调试诊断中的应用

大规模并行计算机和核心路由器等大型计算机系统的设计中都存在硬件调试和故障诊断的困难,利用边界扫描技术可解决电路测试、基于裸机的程序加载和运行状态信息的采集等问题.简述了边界扫描机制的工作原理,设计和实现了一个基于边界扫描的通用通路测试平台描述了该平台的软件结构和通路测试算法,并介绍了系统在一个MPP大规模并行计算机中的应用情况.     

基于BSP的并行程序设计

BSP模型是独立于并行体系结构,即可作为并行计算模型又可作为并行程序设计模型。利用该模型进行并行程序设计简单、方便,而且可移植性强,可在多种并行系统上实现。     

基于Eclipse嵌入式系统调试软件的设计

基于Eclipse平台的嵌入式软件开发调试工具对于嵌入式系统软件开发具有重要意义,但目前基于Eclipse平台的嵌入式开发调试工具实现不多.针对这种情况,提出了使用Eclipse平台及其插件技术进行嵌入式调试工具软件的开发,实现了支持嵌入式多核系统的调试工具软件MDSPTool,能够与嵌入式开发平台WorkBench完全无缝集成.实验结果表明, MDSPTool调试工具提供了优良的用户界面,便捷的并行调试方法,高度集成的系统监测功能,从而提高了嵌入式软件开发效率.     

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.     

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。     

基于曙光5000并行机的远程并行调试器

并行调试对并行程序开发非常重要,然而传统的远程并行调试方式是采用登录(telnet)命令通过命令行的文本界面进行,非常繁杂。本文介绍了为曙光3000系统设计实现的远程并行调试器RPB(Remote Parallel Debugger)。RPB实现了完全并行调试等功能,并且具备图形用户界面,用户界面采用Java语言和Swing工具包实现,具备平台独立的特点。RPB采用客户端/服务器模式,客户端和服务器之间的通信采用当今流行的CORBA中间件技术。RPB支持通过局域网或广域网远程调试并行机上的程序,屏蔽了客户平台的差异和并行机地理位置上的差异,因而大大提高了并行机的好用性。     

Arm和T-kernel系统的远程调试工具设计

针对抢占式实时操作系统T-kernel在嵌入式系统应用开发中从宿主机到目标机远程调试的需求,基于 Arm 平台利用T-kernel实时监听任务与 Arm exception系统模式相结合,设计并实现了一款运用于 Arm 与 T-kernel平台下基于RSP协议的小型远程调试工具,为开发者远程调试程序排除 bug提高了效率,并节省了成本.该工具已经在实际开发中得到了良好的运用效果,本设计思路和方法也同样适用于 Arm平台和其它抢占式实时操作系统相结合的应用.     

多核DSP软件调试环境研究与设计

针对武器装备嵌入式系统向自主化、智能化、小型化、低功耗快速发展的趋势,介绍了装备研制对自主多核处理器及其软件调试环境的迫切需求,分析了嵌入式系统远程调试的基本原理和特点、JTAG标准和边界扫描技术。以自主同构8核数字信号处理器为目标平台,基于目标平台JTAG控制器之间的菊花链连接方式,提出了面向该目标平台的软件调试环境设计方案,讨论了USB接口仿真器软硬件设计和多线程调试代理软件设计等关键技术。实现的软件调试环境能够在调试主机上对目标平台进行指令级和源码级交叉调试,解决了目标平台缺乏配套软件调试手段的实际问题,为目标平台在武器装备上的推广应用提供了有力支撑,对其他面向多核处理器的调试环境设计具有参考价值。     

An experiment in tool integration: The DDBG parallel and distributed debugger

This paper discusses the development of a debugging tool for parallel programs showing how the requirements posed by high-level tools for parallel program development have influenced the design of the debugging system since its early stages of development. We concentrate our attention upon the interfacing of the debugger with other tools of a parallel software engineering environment, namely a graphical programming language and a testing and debugging tool. This is illustrated with the results of our experimentation with the design and implementation of DDBG, a debugger for the PVM environment.     

基于国产平台的智能跟踪调试技术

随着龙芯、飞腾、申威等国产处理器的诞生,目前涌现出了一批支持国产处理器的国产操作系统,如JARI-Works、中标麒麟等.但是,与国产软硬平台配套的调试工具发展却相对滞后,严重制约着国产平台下的软件调试效率.本文针对国产软硬平台,设计了一种基于Eclipse平台的智能调试方案.通过在Eclipse平台下集成面向国产平台的工具链和智能跟踪调试插件,自动启动并智能跟踪调试流程,从而实现调试功能的图形化和智能化,进而构建出一套界面友好、使用便捷、自主可控的集成开发环境.通过实验表明,该调试方案能够有效简化调试流程,提高国产平台下的软件调试效率.     

A data‐centric framework for debugging highly parallel applications

Contemporary parallel debuggers allow users to control more than one processing thread while supporting the same examination and visualisation operations of that of sequential debuggers. This approach restricts the use of parallel debuggers when it comes to large scale scientific applications run across hundreds of thousands compute cores. First, manually observing the runtime data to detect error becomes impractical because the data is too big. Second, performing expensive but useful debugging operations becomes infeasible as the computational codes become more complex, involving larger data structures, and as the machines become larger. This study explores the idea of a data‐centric debugging approach, which could be used to make parallel debuggers more powerful. It discusses the use of ad hoc debug‐time assertions that allow a user to reason about the state of a parallel computation. These assertions support the verification and validation of program state at runtime as a whole rather than focusing on that of only a single process state. Furthermore, the debugger's performance can be improved by exploiting the underlying parallel platform because the available compute cores can execute parallel debugging functions, while a program is idling at a breakpoint. We demonstrate the system with several case studies and evaluate the performance of the tool on a 20 000 cores Cray XE6. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

On the use of diagnostic dependence-analysis tools in parallel programming: Experiences using PTOOL

Although considerable technology has been developed for debugging and developing sequential programs, producing verifiably correct parallel code is a much harder task. In view of the large number of possible scheduling sequences, exhaustive testing is not a feasible method for determining whether a given parallel program is correct; nor have there been sufficient theoretical developments to allow the automatic verification of parallel programs. PTOOL, a tool being developed at Rice University in collaboration with users at Los Alamos National Laboratory, provides an alternative mechanism for producing correct parallel code. PTOOL is a semi-automatic tool for detecting implicit parallelism in sequential Fortran code. It uses vectorizing compiler techniques to identify dependences preventing the parallelization of sequential regions. According to the model supported by PTOOL, a programmer should first implement and test his program using traditional sequential debugging techniques. Then, using PTOOL, he can select loop bodies that can be safely executed in parallel. At Los Alamos, we have been interested in examining the role of dependence-analysis tools in the parallel programming process. Therefore, we have used PTOOL as a static debugging tool to analyze parallel Fortran programs. Our experiences using PTOOL lead us to conclude that dependence-analysis tools are useful to today's parallel programmers. Dependence-analysis is particularly useful in the development of asynchronous parallel code. With a tool like PTOOL, a programmer can guarantee that processor scheduling cannot affect the results of his parallel program. If a programmer wishes to implement a partially parallelized region through the use of synchronization primitives, however, he will find that dependence analysis is less useful. While a dependence-analysis tool can greatly simplify the task of writing synchronization code, the ultimate responsibility of correctness is left to the programmer.This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy.