Πρόβλεψη επίδοσης εφαρμογών σε παράλληλες αρχιτεκτονικές μοιραζόμενης μνήμης

Abstract

Τα παράλληλα συστήματα είναι πανταχού παρόντα στη ζωή μας, από τα κινητά τηλέφωνά μας, τους προσωπικούς υπολογιστές μας μέχρι και τα υπολογιστικά νέφη πανεπιστημίων, επιστημονικών κέντρων, κρατών και πολυεθνικών εταιρειών. Το κάθε ένα από αυτά σχεδιάζεται με διαφορετικά χαρακτηριστικά, ανάλογα με τις ανάγκες του πεδίου εφαρμογής που τα χρησιμοποιεί. Υπάρχουν πολλές παράλληλες αρχιτεκτονικές και μοντέλα παράλληλου προγραμματισμού που υλοποιούν διαφορετικά παράλληλα συστήματα. Επίσης, από ένα ακολουθιακό πρόγραμμα προκύπτουν πολλά πιθανά παράλληλα προγράμματα, λόγω των διαφορετικών προγραμματιστικών διεπαφών και βιβλιοθηκών που υπάρχουν. Η ερώτηση που προσπαθεί να απαντηθεί στη διπλωματική εργασία είναι, αν έχοντας γνώση της σειριακής εκδοχής ενός κώδικα και μερικών χαρακτηριστικών των μηχανημάτων στα οποία θα εκτελεστεί, είναι δυνατόν να γίνει γνωστή η επίδοση της παράλληλης εκδοχής του πριν την υλοποίησή της. Το όραμα μας είναι να δοθεί απάντηση για όλα τα συστήματα παράλληλης επεξεργασίας. Στην εργασία αυτή όμως, στόχος είναι να κατασκευαστεί ένα μοντέλο πρόβλεψης επίδοσης για τις παράλληλες αρχιτεκτονικές μοιραζόμενης μνήμης και μοντέλα προγραμματισμού κοινού χώρου διευθύνσεων. Για την επίτευξή του στόχου, αναλύονται οι νόμοι της κλιμακωσιμότητας - νόμος του Amdahl, Gustafson και Ισοαποδοτικότητας - για την καλή θεωρητική και μαθηματική θεμελίωση του μοντέλου μας. Παρουσιάζονται τα προγραμματιστικά εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν για τη διεξαγωγή πειραμάτων και την καταγραφή των απαραίτητων μετρήσεων για τα μηχανήματα και το μοντέλο μας. Γίνεται εκτενής περιγραφή της κατασκευής του μοντέλου μας και της επίδοσης των προβλέψεων του για ρεαλιστικά προγράμματα. Στο τέλος εξάγονται συμπεράσματα, αναφέρονται τα αδύναμα σημεία του και προτείνονται δυνατές κατευθύνσεις για μελλοντική έρευνα.