06-第六章-HPF编程指南-并行计算实践(共11章).ppt

现代密码学理论与实践之五 并 行 计 算 中国科学技术大学计算机科学与技术系 国家高性能计算中心(合肥) 2003年9月 第六章 HPF编程指南 6.1 HPF概述 6.2 HPF编程简介 6.3 数据映射 6.4 数据并行结构 6.5 HPF语言的过程 6.6 HPF实例分析：2D FFT 6.7 HPF语言其他特性 6.1 HPF概述 引言 HPF的语言特点 HPF的语言模型 引言 HPF语言基础 HPF历史 HPF的设计目标 HPF语言基础 HPF语言以FORTRAN90基础 扩展了FORTRAN90 在并行机上支持数据对界和分布的控制； 加入新的数据并行结构； 内部过程和标准库提供很多有用的高级抽象功能； EXTRINSIC过程使得和其他语言或风格的接口进行标准化； 提供指令用于解决一些顺序和存储关联问题； HPF历史 DEC，高性能FORTRAN版本， 组织HPF论坛，1992年1月； 论坛正式成立，1992年3月； 发布HPF1.0，1993年5月； 发布HPF1.1，1994年11月； 发布HPF2.0，1997年1月； HPF设计目标 首要目标： 对数据并行程序设计的支持； 跨越不同体系结构的可扩展性； 在具有不同存储访问开销的并行计算机上的高性能 ； 以标准Fortran作为基础、与其它语言以及其它程序设计风格之间的开放接口和互操作性。 次要目标 能在有限时间内完成实现上的可行性； 为Fortran和C将来的标准活动提供支持； 为以一致的方式向语言中增加高级特征提供一条有发展的途径。 HPF的语言特点 HPF2.0的组成； HPF2.0的一些基本特征； HPF2.0的组成 HPF2.0语言的组成 语言的基本部分； 已经核准的扩展部分； 已被承认的外部接口； HPF2.0的一些基本特征 数据并行制导 ； 数据映射制导； 新的内部过程和库过程 ； 外部过程 ； HPF的语言模型 HPF的并行方式 HPF模型的一些不足 HPF的并行方式 HPF支持非协作任务的并行方式 ： HPF程序中派生线程来执行细粒度的并行任务 将全部的HPF程序作为一个任务，提供了粗粒度的并行性，在每个任务中可以利用细粒度的循环或数组并行 HPF模型的一些不足 对以不太结构化的方式来表示并行性支持不够 ； 对有一些数据并行应用HPF处理得不好 ； HPF 不能和SMP构成的机群系统相结合 6.2 HPF编程简介 一个简单的HPF程序实例； HPF的基本特征； 一个简单的HPF程序实例 program example! declare variable integer a(1024)，b(1024)，c(1024) integer :: result = 0! declare distribute !hpf$ distribute a(block) !hpf$ distribute b(block) !hpf$ distribute c(block)! align values to distributed variables a=1 b=2! add them c = a + b! calculate the sum in all elements of c result = sum( c )! print the result print *， “The last element is”，c(1024)  print *， “The sum in all elements is ”， resultend 一个简单的HPF程序实例 它的输出如下： The last element is 3 The sum in all elements is 3072 HPF的基本特性1 变量声明 integer :: x,y integer :: result = 0 real x,y integer a(1024) ，b(1024)， c(1024) 指令前缀 HPF指令是以Fortran 90语言中注释的形式出现的 !hpf$ Chpf$ *hpf$ HPF的基本特性2 数据分布 作用：允许程序员向编译器建议如何将数组元素指定到处理器存储器中。 !hpf$ distribute a(block) 实例程序的分布图 HPF的基本特性3 顺序变量 没有显式指示为分布的数组和所有的标量 处理器的私有变量 分布数组的赋值 a=1，b=2 HPF的基本特性4 多个分布数组之间的运算 被选择的分布数组需满足如