在異構可重構環境下區分軟硬算粒的信息處理方法技術

本發明專利技術涉及一種在異構可重構環境下區分軟硬算粒的信息處理方法，包括以下步驟：1)算粒的定義；2)算粒的計算機描述；3)在使用XML描述算粒時，區分所有算粒的軟硬件特性進行軟硬件算粒描述；4)算粒的組合和執行。與現有技術相比，本發明專利技術具有提高編程效率等優點。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種編程方法，尤其是涉及一種在異構可重構環境下區分軟硬算粒的信息處理方法。
技術介紹
編程模型是對并行程序的一種程序抽象、刻畫和簡化，它屏蔽了并行計算機復雜的硬件細節，給程序員提供了一幅計算機硬件、軟件系統透明的簡圖，從而為并行程序設計的充分開發硬件的并行性提供便利。并行程序的編程模型、運行環境、調試環境等都要比串行程序復雜得多，提供良好的高性能計算開發環境，一直是學術界和工業界所追求的目標。在并行環境中，現有的編程模型包括共享內存模型、消息傳遞模型、數據并行模型、面向對象模型和函數和邏輯模型。對應的具體編程方式如下(I)共享內存模型Parallel命令、工作區共享、并行工作共享的組合構造、master命令和同步構造。(2)消息傳遞模型在消息傳遞模型中，一個并行程序由多個并行進程組成。每個并行中擁有自己的數據并對其進行計算操作。任務之間數據的交換是通過顯式的消息傳遞語句來完成的，用戶必須顯示地通過發送和接收消息來實現處理器之間的數據交換。(3)數據并行模型數據并行模型是為SMD，SPMD之類的計算機開發的一種編程模型。在這種模型中，任務被靜態或半靜態地映射到進程，并且每個任務都對不同數據進行相似的操作。(4)面向對象模型面向對象模型的天然的并行性，以及它所具有的封裝性、繼承性、多態性等特點，可以降低并行程序設計的復雜性，提高并行程序的可讀性、可維護性、可移植性。(5)函數和邏輯模型函數和邏輯程序設計模型的基本思路是將并行處理的硬件和Al軟件結合起來研究。包括函數編程模型和邏輯式模型。然而，每種編程模型都對應有各自的缺點，以消息傳遞模型中的MPI為例，MPI是消息傳遞函數庫的一個標準規范，它提供了一個非專利(公開)且獨立于平臺的消息傳遞庫且與語言形式無關并提供與Fortran和C的捆綁，具有很好的可移植性。但是與大多數從Fortran或C擴展而來的擴展語言類似，在編程模型級上無論是可擴展性還是異構性都有所不足。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高了編程效率的在異構可重構環境下區分軟硬算粒的信息處理方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現一種在異構可重構環境下區分軟硬算粒的信息處理方法，其特征在于，包括以下步驟I)算粒的定義；2)算粒的計算機描述；3)在使用XML描述算粒時，區分所有算粒的軟硬件特性進行軟硬件算粒描述；4)算粒的組合和執行。所述的步驟I)中的算粒的定義包括計算，該計算為實現這個算粒的一系列計算方法； 存貯量，該存儲量為參與計算的數據；通信，該通信為計算過程中所涉及的包括輸入、輸出在內的所有數據傳輸；計算、存貯、通信這三者之間存在可能的輪轉關系；算粒相關的并行關系。所述的算粒相關的并行關系包括空間并行、時間并行、異構并行和重構結構并行。所述的算粒的計算機描述為通過C++語言來描述算粒。所述的算粒的組合包括算粒串行、算粒并行和算粒嵌套。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點在系統描述階段，如在使用高級語言描述的時候，即區分所有算粒的軟硬件特性，進行軟硬件算粒的描述，使得程序無需后期進行軟硬件劃分，而只需通過對算粒描述的分析或是編譯器編譯，直接進行軟硬件綜合過程。附圖說明圖I為現有的軟硬件劃分的流程圖；圖2為本專利技術的軟硬件劃分的流程圖；圖3為本專利技術的算粒的仿UML表示示意圖；圖4為本專利技術的算粒串行組合示意圖；圖5為本專利技術的算粒并行組合示意圖；圖6為本專利技術的算粒嵌套組合示意圖；圖7為本專利技術的軟件算粒描述組成元素示意圖；圖8為本專利技術的硬件算粒描述組成元素示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。實施例如圖I所示，通常來說，在異構可重構環境下，在進行軟硬件協同設計的時候，是先進行系統的統一描述，或者將系統使用高級軟件語言統一描述，或者使用硬件描述語言統一描述，然后再此基礎上對應用程序進行軟硬件的手動或者自動劃分。如圖2所示，本專利技術提出在系統描述階段，如在使用高級語言描述的時候，即讓程序員區分所有算粒的軟硬件特性，進行軟硬件算粒的描述，使得程序無需后期進行軟硬件劃分，而只需通過對算粒描述的分析或是編譯器編譯，直接進行軟硬件綜合過程。本專利技術編程方法,包括給出算粒的定義,算粒的計算機描述、算粒的xml描述、算粒的組合和執行等等，來更好地進行算粒級別的編程任務。另外，針對異構重構環境，給出區分軟硬算粒的編程方法。面向算粒的編程方法是指，以高性能并行計算為目的，結合面向對象思想編程思想，加入并行因素、重構異構因素而設計出來的一種新的編程方法，使用面向算粒的方法指導并行程序設計的過程。所謂面向算粒是指以算粒為核心，結合高性能并行思想，分析、設計并行應用程序的機制。在一個算粒中，計算是指實現這個算粒的一系列計算方法(類似函數)，存貯量是參與計算的數據，通信是指計算過程中所涉及的包括輸入、輸出在內的所有數據傳輸。更重要的是，計算、存貯、通信這三者之間存在可能的輪轉關系，以及算粒相關的并行因素?？偠灾粋€算粒體，包含計算、存貯、通信、三者間的輪轉關系和三者的并行性質等。算粒的仿UML圖形表示如圖3所示。從上圖可以看出，算粒包含空間并行、時間并行、異構并行(優化匹配)、重構結構并行(通信)這四重并行性。本專利技術將算粒通過擴展C++語言，用計算機語言描述如下 Grain GrainName { $PMC: $PMC_P: $PMC—Μ: SPMC_C: $PMC_R: $PARA: $PARA_S: $PARA_T: $PARA_H: $PARA_R: }另外，本專利技術使用XML腳本語言對算粒進行描述，以便之后描述組合算粒的執行，為了統一規范，約定該描述語言為Grain Description Language (⑶L)。一個⑶L文檔的主要結構是類似這樣的 〈definitions〉 <pmc><pmc_p>... <pmc_p><pmc_m>.. .<pmc_m> <pmc_c>.. .<pmc_c> <pmc_r>.. .<pmc_r> </pmc><para> <para_s>.. .<para_s><para_t>.. .<para_t>· <para_h>.. .<para_h> <para_r>. · .<para_r> </para> 〈/definitions〉算粒的組合若干基本算粒的串、并以及嵌套，形成一個復合的算粒，完成某個復雜的計算功能，稱為算粒的組合，組合而成的算粒稱為復合算粒。如圖4所示，算粒的串行；如圖5所示，算粒的并行；如圖6所示，算粒的嵌套。另外，基本算粒經串行、并行和嵌套組合而成的大算粒。針對異構可重構環境，提出區分軟硬件算粒的編程方法，在該方法中，一切以算粒為核心，同時基于軟硬件劃分的前提，把算粒分為軟件算粒和硬件算粒。軟硬算粒的描述組成元素如圖7和8所示。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在異構可重構環境下區分軟硬算粒的信息處理方法，其特征在于，包括以下步驟：1)算粒的定義；2)算粒的計算機描述；3)在使用XML描述算粒時，區分所有算粒的軟硬件特性進行軟硬件算粒描述；4)算粒的組合和執行。

【技術特征摘要】
1.一種在異構可重構環境下區分軟硬算粒的信息處理方法，其特征在于，包括以下步驟 1)算粒的定義； 2)算粒的計算機描述； 3)在使用XML描述算粒時，區分所有算粒的軟硬件特性進行軟硬件算粒描述； 4)算粒的組合和執行。2.根據權利要求I所述的一種在異構可重構環境下區分軟硬算粒的信息處理方法，其特征在于，所述的步驟I)中的算粒的定義包括 計算，該計算為實現這個算粒的一系列計算方法； 存貯量，該存儲量為參與計算的數據； 通信，該通信為計算過程中所涉及的包括輸入、輸出在內的所有數據傳輸； ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾國蓀，王偉，郝水霞，
申請(專利權)人：同濟大學，上海紅神信息技術有限公司，
類型：發明
國別省市：