Domain-specific language & support tools for high-level stream parallelism

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Griebler, Dalvan Jair
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Faculdade de Informática; Brasil; PUCRS; Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
• Palavras-chave em Português: LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO DE DOMÍNIO ESPECÍFICO (COMPUTADORES); PROGRAMAÇÃO PARALELA; AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO (INFORMÁTICA); FRAMEWORK; AGRUPAMENTO DE INFORMAÇÕES (INFORMÁTICA); INFORMÁTICA; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/6776

Sistemas baseados em fluxo contínuo de dados representam diversos domínios de aplicações, por exemplo, video, áudio, processamento gráfico e de rede, etc. Os programas que processam um fluxo contínuo de dados podem executar em diferentes tipos de arquiteturas paralelas (estações de trabalho, servidores, celulares e supercomputadores) e representam cargas de trabalho significantes em nossos sistemas computacionais atuais. Mesmo assim, a maioria deles ainda não é paralelizado. Além disso, quando um novo software precisa ser desenvolvido, os programadores necessitam lidar com soluções que oferecem pouca produtividade de código, portabilidade de código e desempenho. Para resolver este problema, estamos oferecendo uma nova linguagem específica de domínio (DSL), que naturalmente captura e representa o paralelismo para aplicações baseadas em fluxo contínuo de dados. O objetivo é oferecer um conjunto de atributos (através de anotações) que preservam o código fonte do programa e não é dependente de arquitetura para anotar o paralelismo. Neste estudo foi usado o mecanismo de atributos do C++ para projetar uma DSL embarcada e padronizada com a linguagem hospedeira, que foi nomeada como SPar. No entanto, a implementação de DSLs usando ferramentas baseadas em compiladores é difícil, complicado e geralmente requer uma curva de aprendizagem significativa. Isto é ainda mais difícil para aqueles que não são familiarizados com uma tecnologia de compiladores. Portanto, a motivação é simplificar este caminho para outros pesquisadores (sabedores do seu domínio) com ferramentas de apoio (a ferramenta é chamada de CINCLE) para implementar DSLs produtivas e de alto nível através de poderosas e agressivas transformações de fonte para fonte. Na verdade, desenvolvedores que criam programas com paralelismo podem usar suas habilidades sem ter que projetar e implementar o código de baixo nível. O principal objetivo desta tese foi criar uma DSL e ferramentas de apoio para paralelismo de fluxo contínuo de alto nível no contexto de um framework de programação que é baseado em compilador e orientado a domínio. Assim, SPar foi criado usando CINCLE. SPar oferece apoio ao desenvolvedor de software com produtividade, desempenho e portabilidade de código, enquanto CINCLE oferece o apoio necessário para gerar novas DSLs. Também, SPar mira transformação de fonte para fonte produzindo código de padrões paralelos no topo de FastFlow e MPI. Por fim, temos um conjunto completo de experimentos demonstrando que SPar oferece melhor produtividade de código sem degradar significativamente o desempenho em sistemas multi-core bem como regras de transformações que são capazes de atingir a portabilidade de código (para arquiteturas multi-computador) através dos seus atributos genéricos.