Теоретические основы технологии ресурсонезависимого программирования гибридных вычислительных систем

Диссертация имеет традиционную структуру, состоит из введения, пяти глав, в которых изложены решения поставленных частных научных задач, заключения, библиографического списка и приложений. Во введении обоснована актуальность работы, дана ее общая характеристика, сформулированы цель и задачи исследования. В первой главе рассмотрены вычислительные архитектуры и технологии программирования современных высокопроизводительных систем, выполнена постановка задачи исследования, предложены принципы разработки теоретических основ ресурсонезависимого программирования гибридных вычислительных систем. Во второй главе приведены способы представления вычислений, принципы и правила их преобразования к целевым архитектурам гибридной вычислительной системы. Для ресурсонезависимого представления вычислений предложен переход от информационного графа к параметризуемой ресурсом кадровой структуре. Портация вычислений к целевым архитектурам гибридной вычислительной системы представлена преобразованием параметров параллелизма кадровой структуры, зависящим от доступного аппаратного ресурса. Сформулированы локальная и глобальная цели портации, предложены способы их достижения с помощью расчета критического ресурса в точках выбора альтернатив. В третьей главе описаны методы и механизмы преобразования параметризуемой ресурсом кадровой структуры к целевым архитектурам гибридной вычислительной системы с помощью редукционных преобразований по числу подграфов, устройств, разрядности, интервалу обработки данных и частоте. Сформулированы и доказаны теоремы о комплексном применении редукционных преобразований. Оценено максимальное количество редукционных преобразований кадровой структуры для достижения локальной и глобальной целей портации. В четвертой главе представлены методы и алгоритмы преобразования прикладных задач с информационно-зависимыми подзадачами с различной степенью параллелизма. Разработаны методы и алгоритмы согласованного преобразования информационно-зависимых подзадач для различных типов информационной зависимости. В пятой главе описаны инструментальные программные средства технологии ресурсонезависимого программирования, реализующие разработанные в диссертации методы и алгоритмы, и результаты их апробации при портации прикладных задач с различными типами информационной зависимости. Представлены результаты портации ряда прикладных задач, содержащих связанные информационной зависимостью подзадачи с разной степенью параллелизма, на различные архитектуры и конфигурации реконфигурируемых и гибридных вычислительных систем. В заключении диссертации приведены основные выводы, полученные при решении поставленной научной проблемы и ее частных задач. Сформулирован вывод о достижении цели, а также даны рекомендации по возможным направлениям дальнейших исследований.