并行程序Petri网模型的结构性质

正确性是并行程序的基础,但是由于它的复杂性,其验证要比串行程序困难得多,因此有必要进行建模并研究其性质.从程序的角度出发,在将基于消息传递的并行程序转换为Petri网模型之后,证明了与并行正确的并行程序对应的Petri网模型应当满足的结构性质,包括强连通性、S-不变量、T-不变量、受控死锁性质以及守恒性,并举例说明了这些性质在并行程序验证中的应用.这些性质可用于并行程序的事前验证,而且避免了使用动态性质进行验证时的状态爆炸问题,从而提高并行程序设计和验证效率.同时这些方法具有良好的可推广性.     

确定性并行技术

由于执行个体之间的同步、竞争和干扰,并行程序的执行存在着不确定性问题,即程序在相同输入下多次执行可能得到不同的结果.不确定性给并行程序在开发、调试、测试、容错和安全等方面都带来了挑战,严重降低了并行程序的可靠性,阻碍了并行程序的发展.确定性并行技术通过控制并行程序执行个体间的同步、竞争和干扰,使程序的执行结果仅依赖于输入.确定性并行技术能够从根本上解决了目前并行程序存在的诸多问题,提升了并行程序的可靠性,给并行程序的发展带来了新的机遇.文中调查、分析和比较了目前主流的确定性并行技术和方法,分析了弱内存一致性对确定性并行系统的影响,并对未来确定性并行技术的发展趋势做出了展望.     

基于偏序约简程序可达图的并发程序切片方法

并发程序切片是一种重要的并发程序分析手段.基于程序可达图可构造以程序状态和语句二元组为节点的、依赖关系具有可传递性的并发程序依赖图,解决依赖关系的不可传递性问题,提高切片精度.程序可达图通过交织执行模拟并发活动,分析代价较高.偏序约简是一种十分有效的并发系统状态空间约简技术,约简的并发系统状态空间包含所有的并发程序执行代表.为提高效率,该文将偏序约简技术扩展到程序可达图的约简中,在偏序约简理论的基础上,证明了基于未约简和约简的并发程序可达图构造的并发程序依赖图在进行切片计算时是等价的.实验结果表明,采用偏序约简技术使基于程序可达图的并发程序切片方法在保证切片精度不受损失的前提下显著提高切片效率.与其它高精度切片方法相比,基于约简程序可达图的切片方法的精度更高,在大多数情况下,切片效率也有一定提高.     

基于隔离逻辑的并行程序可靠性验证方法

并行程序验证的复杂性在于执行流程的不确定性以及由此导致的执行规模变大,使得验证的内容和目标之间的关系不明确。为解决该问题,提出一种基于隔离逻辑的并行程序可靠性验证方法。通过变量的执行关系图,描述变量相关的语句及执行关系,将所需验证的程序性质逻辑式转换为变量并行语句序列的逻辑组合式,使得性质表达式与并发程序的语句相关联。根据逻辑组合式确定语句执行序列和前后件逻辑表达式,基于并发隔离逻辑的公理系统对语句执行序列进行验证,并根据验证结果对并发程序进行修改和完善。通过对银行柜台业务办理的功能模块验证结果表明该方法是有效的。     

面向共享内存并行程序的测试技术

随着并行编程越来越普及,并行程序的测试也变得越来越重要。本文面向共享内存的并行程序,研究一种新的并行程序测试技术,设计了工具CPTester,采用冗余分析方法避免重复的结果。和已有工作不同的是CPTester能够自动生成每一个并行bug的上下文信息,对程序员理解并修复一个并行bug具有重要意义。将CPTester在一些真实的并行程序上进行实验评测,结果显示CPTester能够有效地检测到程序中的并行bug,且每一个并行bug都有相应的上下文信息来描述该bug触发的根本原因。     

基于分离逻辑的并行程序性质验证方法

随着多核多线程并行执行方式的普及,并行程序形式化验证的需求日显突出.并行程序验证中执行流程的不确定性使验证的内容与目标的关系难以确定,且从并行程序直接进行性质验证会导致验证规模大.为此,提出一种基于分离逻辑的新的验证方法.该方法根据分离逻辑的程序语义描述兼有解释语义和公理语义的特点,从验证的性质出发,把要验证的性质式转换成并行语句序列的逻辑组合式,并进行整理和化简;然后,利用分离逻辑公理系统对语句序列进行验证,用验证了的断言集来求出性质的真值.实例进一步说明,此方法更有效,同时也简化了验证的规模.     

共享内存结构并行程序的编译器优化

共享内存结构上的程序自动并行化通常实现循环级并行,采用fork-join执行模式,并行性能有待提高。论文结合fork-join和SPMD两种执行模式的优势,在并行化编译过程中通过并行区合并和扩展,实现fork-join和SPMD混合执行模式,并在SPMD并行区中实现了基于跨处理器相关图的barrier同步优化。分析验证表明,这些优化策略减少了并行区和barrier同步的数目,有效地提高了生成并行程序的性能。     

基于分块数据结构的冲击问题并行计算

针对三维冲击问题,基于分块数据结构在共享内存并行机上实现OpenMP并行计算.分块数据结构不仅能有效利用计算机多层存储结构,而且增加OpenMP的并行粒度.数值实验表明:在使用分块数据结构后,串行程序的计算速度能提高3倍.通过柱体冲击平板数值模拟实验讨论并行程序的加速比和效率,表明并行程序能有效减少总计算时间.     

基于事务性执行的投机并行多线程软件模拟

基于事务性执行的投机并行多线程是一种适合未来多核微处理器架构的新型并行程序设计和编译技术.但在此基础上的并行程序执行过程更为复杂,程序执行过程的模拟成为关键问题之一.本文提出利用二进制代码级动态插桩技术对投机并行多线程程序进行功能性模拟,设计并实现了完整的软件平台,可精确地模拟和监控并行程序的线程级投机执行过程,检测访存冲突,从而实现投机并行多线程的语义.该软件平台同时可以作为进一步研究投机多线程并行程序真实执行过程的基础,并有效支持投机并行多线程编译器的设计和分析.     

分布存储环境下SPMD执行模式的任务调度问题

在并行分布计算中,用任务图来表示并行程序中各任务之间的执行关系,然后对任务图进行有效调度是提高并行程序执行性能的一种有效方法.当任务图中包含比较有规律的子任务图时,如任务图中包含有在不同数     

Program Reusability through Program Transformation

How can a program written in pure applicative LISP be reused in a Fortran environment? One answer is by automatically transforming it from LISP into Fortran. In this paper we discuss a practical application of this technique-one that yields an efficient Fortran program. We view this process as an example of abstract programming, in which the LISP program constitutes an abstract specification for the Fortran version. The idea of strategy-a strategy for getting from LISP to Fortran-is basic to designing and applying the transformations. One strategic insight is that the task is easier if the LISP program is converted to ``recursive' Fortran, and then the recursive Fortran program is converted to nonrecursive standard Fortran. Another strategic insight is that much of the task can be accomplished by converting the program from one canonical form to another. Developing a strategy also involves making various implementation decisions. One advantage of program transformation methodology is that it exposes such decisions for examination and review. Another is that it enables optimizations to be detected and implemented easily. Once a strategy has been discovered, it can be implemented by means of rewrite-rule transformations using the TAMPR program transformation system. The transformational approach to program reuse based on this strategy has a measure of elegance. It is also practical-the resulting Fortran program is 25 percent faster than its compiled LISP counterpart, even without extensive optimization.     

一种Java程序Chopping方法

程序Chopping对于程序理解、分析、调试、测试等具有重要的意义。已有的Chopping方法主要基于相互连接的系统依赖图(SDG),对于大程序这种SDG描述通常非常复杂,易导致程序Chopping结果不准确。针对这一问题,基于带标签的Java程序描述方法,提出一种Java程序Chopping方法。该方法利用这种描述附带的程序依赖信息,分析参数依赖关系,并在此基础上给出Chopping算法。此程序Chopping方法能把Java程序方法间的程序Chopping问题转换到Java程序方法内进行分析,程序依赖图具有结点少、可重用、可并发构造等优点。最后通过实例和实验给出程序Chopping方法的实施过程及有效性。     

基于程序图的McCabe结构复杂性度量

程序复杂性度量是软件工程的一个研究领域 ,不同的软件设计方法可导致不同的程序复杂性。本文讨论了利用程序图进行 Mc Cabe结构复杂性度量的方法。     

程序理解

程序理解是从计算机程序中获取有关信息的过程。作为程序维护中必不可少的环节,一直受到大家的关注。结合最近比较熟门的软件重建工程,分析程序理解中出现的一些问题以及解决方案。     

Program morphisms

An algebraic view of recursive definitions is presented, extending an already familiar analogy with homomorphisms. A notion of simulation of one recursive definition by another is then defined. This leads to a particular approach to verification and transformation, which places emphasis on the arrows between programs, rather than the programs themselves. These arrows are the program morphisms of the title. Examples are given, together with certain extensions of the idea. Also indicated is a methodology which can lead to the discovery of program morphisms and new equivalent versions of a given program.     

Program Behavior

Among the performance characteristics of programs, the patterns of memory references they generate have the unique property of being totally irrelevant in a non-virtual memory context and perhaps the most important aspect of program behavior in a virtual memory system. It is because of their importance in the latter case that the referencing behavior is so often referred to as the "behavior" par excellence.     

Program Slicing

Program slicing is a method for automatically decomposing programs by analyzing their data flow and control flow. Starting from a subset of a program's behavior, slicing reduces that program to a minimal form which still produces that behavior. The reduced program, called a ``slice,' is an independent program guaranteed to represent faithfully the original program within the domain of the specified subset of behavior. Some properties of slices are presented. In particular, finding statement-minimal slices is in general unsolvable, but using data flow analysis is sufficient to find approximate slices. Potential applications include automatic slicing tools for debuggng and parallel processing of slices.