ВС13 / book

51

выполняет рабочая станция SGI 4D/35 (Silicon Graphics), работающая под управлением операционной системы IRIX 4.0.5. С помощью хосткомпьютера выполняется начальная инициализация системы, ее тестирование и подготовка программ для их выполнения на nCUBE2. В программное обеспечение хост-компьютера входит серверная программа (proxy-сервер), позволяющая организовать прямой доступ к вычислительным ресурсам nCUBE2 с хост-компьютеров второго уровня, в качестве которых могут выступать рабочие станции SUN. Для этого на них должно быть установлено программное обеспечение хосткомпьютера.

На хост-компьютерах устанавливается среда параллельного программирования (Parallel Software Environment – PSE). PSE

поставляется в трех вариантах: для операционных систем IRIX 4.0.5, SunOS и Solaris.

4.2. Структура программного обеспечения nCUBE2

Все программное обеспечение вычислительной системы nCUBE2 находится в файловой системе хост-компьютера и содержит следующие компоненты [13].

1.Средства, обеспечивающие выполнение параллельных программ на nCUBE2:

•операционная система nCX – компактное (~128Kb) оптимизированное UNIX-подобное микроядро, которое загружается в каждый процессор nCUBE2 и в процессоры ввода-вывода во время инициализации системы (по команде nboot);

•драйвер взаимодействия nCUBE2 с хост-компьютером, функционирующий на интерфейсном модуле хост-компьютера;

•утилиты системного администрирования, запускаемые на хосткомпьютере для начальной инициализации системы, тестирования, контроля состояния и остановки системы;

52

•набор драйверных программ, загружаемых в процессоры ввода/вывода для обслуживания периферийных устройств;

•набор стандартных UNIX-утилит, исполняемых на nCUBE2 (ls,

•кросс-компиляторы с языков C и FORTRAN77, вызываемые утилитой ncc;

•загрузчик параллельных программ xnc;

•профилировщики параллельных программ xtool, ctool, etool, nprof;

•отладчики параллельных программ ndb и ngdb;

•набор системных вызовов для загрузки и запуска параллельных slave- (ведомых) программ из master- (головных) программ, исполняющихся либо на хост-компьютере, либо на мультипроцессоре nCUBE2 (семейство функций rexec)

3.Набор библиотек:

•библиотека параллельных подпрограмм;

•математические библиотеки, в том числе BLAS;

•библиотека интерфейса хост-компьютера с nCUBE2.

4.3. Работа на многопроцессорной системе nCUBE2

Технологический цикл разработки параллельных прикладных программ включает:

•подготовку текста программы на языках C или FORTRAN77;

•компиляцию программы;

•запуск на исполнение;

•отладку параллельной программы;

•профилирование программы с целью ее оптимизации.

53

Подготовка текстов программ производится на хост-компьютере с помощью стандартных редакторов UNIX систем (vi, mc или nedit и xmedit при работе в X-window среде). Текст программы может также готовиться на персональном компьютере с последующей передачей на хост-компьютер с помощью средств ftp. В этом случае передачу файла следует производить в текстовом формате для преобразования из DOS формата в UNIX формат. Если коммуникационная программа такого преобразования не выполняет, то следует воспользоваться утилитами преобразования dos2unix (на SUN), to_unix (на SGI).

Компиляция параллельных программ осуществляется на хост-

компьютере с помощью команды ncc, которая представляет собой интерфейс к компилирующим системам с языков C и FORTRAN77. Вызов той или иной системы происходит в зависимости от расширения имени исходного файла (‘.с’ для программ на языке C и ‘.f’ для программ на языке FORTRAN). Двоичные коды хост-компьютера и многопроцессорной системы nCUBE2 несовместимы между собой.

Синтаксис команды ncc:

ncc [[options] sourcefiles [-l libraries]]

Примечание: в квадратных скобках здесь и далее будут помечаться необязательные компоненты командной строки.

Наиболее часто используемые опции ncc (далеко не полный перечень):

-c

Запретить фазу редактирования связей и сохранить все полученные объектные файлы.

-g

Генерировать при компиляции дополнительную информацию для отладчика.

-help

Вывести список опций команды ncc. То же при запуске ncc без аргументов.

54

-L dir

Добавить директорию dir в список директорий, в которых редактор связей nld ищет библиотеки.

-l name

Подключить библиотеку libname.a. Порядок поиска в библиотеках зависит от положения в командной строке других библиотек и объектных файлов.

-O

Оптимизировать объектный код. После окончания отладки программы использовать обязательно. Выигрыш в производительности может быть очень существенный (в 2-3 раза).

-o file

Присвоить исполнимому модулю указанное имя file вместо используемого по умолчанию имени a.out.

-I dir

Добавить директорию dir к стандартному пути поиска includeфайлов. В случае нескольких опций –I директории просматриваются в порядке их следования.

-p

Генерировать дополнительную информацию для профилировщика nprof.

-bounds

Проверять границы массивов. При выходе индексов массива из границ программа останавливается и вызывается отладчик.

-d num

Задать размерность подкуба, который по умолчанию будет выделяться программе при запуске, если его размерность не будет явно указана в командной строке. По умолчанию программы компилируются для работы на 0-мерном кубе, то есть на единственном узле.

При отсутствии аргументов в команде ncc выдается подсказка по ее использованию.

Для компиляции программы myprog.c в режиме оптимизации должна быть набрана команда:

ncc –O –o myprog myprog.c

В результате будет создан исполнимый файл с именем myprog. Если на приглашение командного интерпретатора хост-компьютера набрать имя созданной программы

myprog

то она автоматически загрузится в первый свободный процессор nCUBE2.

56

случае вне зависимости от того, для какого числа процессоров была откомпилирована программа, одна и та же копия программы будет загружена в требуемое число процессоров.

Например, команда xnc -d 5 prog

загружает программу prog в 5-мерный подкуб (32 процессора).

Синтаксис команды xnc:

xnc [ options ] [ program [ args ]]

где

program – имя исполнимого файла;

args – список аргументов, передаваемых программе.

Наиболее важные опции команды xnc:

-d dim

Выделить подкуб размерности dim. Количество выделяемых

процессоров равно 2 dim (по умолчанию 0).

-F

Блокировать вызов отладчика при ошибке во время выполнения.

-g

Запустить задачу в фоновом режиме. -l loadfile

Использовать информацию для загрузчика из файла loadfile. Этот механизм позволяет загружать в различные процессоры подкуба разные программы (реализация режима программирования Multiple Programs Multiple Data – MPMD). Каждую строку файла загрузчик xnc выполняет как отдельную загрузку, но синхронизирует все программы перед их выполнением.

-Ncomm size

Задать размер коммуникационного буфера size байт; по умолчанию 65,536. Эта опция аннулирует значение Ncomm, установленное командой ncc. ВНИМАНИЕ: это очень важная опция – если размер передаваемого сообщения больше размера буфера, то возможно зависание программы или выход по ошибке.

-Nfile count

Задать максимальное число файлов count, которые могут быть открыты одновременно (по умолчанию 8). Эта опция аннулирует значение Nfile, установленное в ncc.

57

-T timeout

Устанавливает время выполнения программы timeout секунд. Если запущенная программа не завершится в течение указанного времени, процесс xnc прекратит ее работу автоматически.

При отсутствии каких-либо аргументов в команде xnc выдается подсказка по использованию этой команды.

Команда xnc загружает исполнимый модуль в первый свободный подкуб запрошенной размерности и передает запросы ввода/вывода системе ввода/вывода хост-компьютера. Следовательно, программе может быть выделено 1, 2, 4, 8, 16 и т.д. процессоров. Для адресации процессоров прикладная программа использует логические номера процессоров в пределах подкуба, а не физические аппаратные адреса. В пределах подкуба процессоры нумеруются с 0. Например, любой 2-мерный подкуб имеет четыре процессора с логическими номерами 0, 1, 2, 3. При этом прикладная программа ограничена выделенным пространством узлов, т.е. не может взаимодействовать с узлами за пределами выделенного подкуба. При отсутствии свободного подкуба запрошенной размерности запрос на запуск программы просто отвергается. После завершения программы процесс xnc автоматически освобождает процессоры, после чего они могут быть выделены для других программ.

Программы, требующие длительного времени для своего выполнения, могут быть запущены в фоновом режиме с перенаправлением ввода/вывода:

xnc –d 4 myprog [< inputfile ] > outputfile &

где

inputfile – файл с входной информацией; outputfile – файл для выходной информации;

&– символ, означающий исполнение задания в фоновом режиме. Вопросы, связанные с загрузкой выполняемых модулей из других

программ, т.е. организацию режима master-slave, в данной книге мы рассматривать не будем.