中国科学技术大学：《并行计算 Parallel Computing》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四篇 并行程序设计 第十五章 并行程序设计环境与工具

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technology of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 十五并行裎序设计环境与工具 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 十五 并行程序设计环境与工具

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technolo ogy of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 并行程序设计环境与工具 15.1软件工具与环境 152并行编译器 153并行程序调试 154并行程序性能分析 155图形化并行程序集成开发环境 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 并行程序设计环境与工具 ▪ 15.1 软件工具与环境 ▪ 15.2 并行编译器 ▪ 15.3 并行程序调试 ▪ 15.4 并行程序性能分析 ▪ 15.5 图形化并行程序集成开发环境

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technolo ogy of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 袅件工程与坏境 编码工具 编辑器编译器连接器和加载器预处理程序 交叉引用程序源级査错器査错辅助程序 软件工程工具 系统构造程序版本管理程序设计编辑器 代码产生器测试辅助程序 集成工具 ■数据集成公共前端控制集成 ■将来的工具与环境 过程工具群件工具可视化工具程序分析工具 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 软件工程与环境 ▪ 编码工具 ▪ 编辑器 编译器 连接器和加载器 预处理程序 ▪ 交叉引用程序 源级查错器 查错辅助程序 ▪ 软件工程工具 ▪ 系统构造程序 版本管理程序 设计编辑器 ▪ 代码产生器 测试辅助程序 ▪ 集成工具 ▪ 数据集成 公共前端 控制集成 ▪ 将来的工具与环境 ▪ 过程工具 群件工具 可视化工具 程序分析工具

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technolo ogy of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 并行程序设计环境与工具 15.1软件工具与环境 152并行编译器 153并行程序调试 154并行程序性能分析 155图形化并行程序集成开发环境 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 并行程序设计环境与工具 ▪ 15.1 软件工具与环境 ▪ 15.2 并行编译器 ▪ 15.3 并行程序调试 ▪ 15.4 并行程序性能分析 ▪ 15.5 图形化并行程序集成开发环境

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technolo ogy of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 并行編译器 编译及其并行化 向量化( SIMDizing)并行化( MIMDizi 相关分析 流相关反相关输出相关控制相关 代码优化 代码向量化方法 代码并行化方法 代码生成 ■中间形式的代码转换成可执行的具体的机器目标代码 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 并行编译器 ▪ 编译及其并行化 ▪ 向量化（SIMDizing） 并行化（MIMDizing） ▪ 相关分析 ▪ 流相关 反相关 输出相关 控制相关 ▪ 代码优化 ▪ 代码向量化方法 ▪ 代码并行化方法 ▪ 代码生成 ▪ 中间形式的代码转换成可执行的具体的机器目标代码

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technolo ogy of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 并行程序设计环境与工具 15.1软件工具与环境 152并行编译器 153并行程序调试 154并行程序性能分析 155图形化并行程序集成开发环境 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 并行程序设计环境与工具 ▪ 15.1 软件工具与环境 ▪ 15.2 并行编译器 ▪ 15.3 并行程序调试 ▪ 15.4 并行程序性能分析 ▪ 15.5 图形化并行程序集成开发环境

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technology of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 并行程序调试 并行程序调试的方法与步骤 困难:不确定性、探针效应 方法:重放( Replay)断点调试( Breakpoint Debugging ■步骤:①先确保串行程序运行正确性;②以单机执行并行程 序确保并行程序的基本正确性;③在②的基础上逐步增大处理 器数以充分证实并行程序的正确性;④逐步增加并行程序中的 并行成分以进一步对并行程序进行性能调试;⑤当出错时要依 次检査数据定义,数据分布和同步机制正确性等。错误原因分 析 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 并行程序调试 ▪ 并行程序调试的方法与步骤 ▪ 困难：不确定性、探针效应 ▪ 方法：重放（Replay）断点调试（Breakpoint Debugging） ▪ 步骤： ①先确保串行程序运行正确性；②以单机执行并行程 序确保并行程序的基本正确性；③在②的基础上逐步增大处理 器数以充分证实并行程序的正确性；④逐步增加并行程序中的 并行成分以进一步对并行程序进行性能调试；⑤当出错时要依 次检查数据定义，数据分布和同步机制正确性等。错误原因分 析

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technology of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 并行程序调试 并行程序的调试技术 全局断点、渐增检査点、事件分析、静态分析 ■①断点调试包括控制流断点、自陷断点和谓词断点;他的主要 缺点是探针效应。②事态分析法记录运行中事件轨迹信息而事 后加以分析,轨迹信息主要用于阅览和重放。③重放控制程序 再现同步通信次序就可以重放程序运行结果。 并行程序的性能调试 测量、分析(静态、动态)、优化 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 并行程序调试 ▪ 并行程序的调试技术 ▪ 全局断点、渐增检查点、事件分析、静态分析 ▪ ①断点调试包括控制流断点、自陷断点和谓词断点；他的主要 缺点是探针效应。②事态分析法记录运行中事件轨迹信息而事 后加以分析，轨迹信息主要用于阅览和重放。③重放控制程序 再现同步通信次序就可以重放程序运行结果。 ▪ 并行程序的性能调试 ▪ 测量、分析（静态、动态）、优化

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technolo ogy of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 并行程序设计环境与工具 15.1软件工具与环境 152并行编译器 153并行程序调试 15.4并行程序性能分析 155图形化并行程序集成开发环境 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 并行程序设计环境与工具 ▪ 15.1 软件工具与环境 ▪ 15.2 并行编译器 ▪ 15.3 并行程序调试 ▪ 15.4 并行程序性能分析 ▪ 15.5 图形化并行程序集成开发环境

中国料学火计算机科学与波术系 niversity of Science and Technology of China DEAT三 NT OF C口 MPUTER SCIENGE AND TECHNOLOr 并行程序性能分析 并行程序的性能预测 并行程序性能的静态分析又叫性能预测 方法:分析预测( Analytical Prediction)、模拟仿真 模拟仿真:并行系统建模、应用程序建模 性能评估的参数选择 并行程序的性能监控 并行程序性能的动态分析又叫性能监控 工具:联机的、脱机的 时钟驱动监控、事件驱动监控 并行程序的性能可视化 性能可视化:数据生成、数据显示、数据分析与用户交互 用户界面 国家高性能计算中心(合肥

国家高性能计算中心（合肥） 并行程序性能分析 ▪ 并行程序的性能预测 ▪ 并行程序性能的静态分析又叫性能预测 ▪ 方法：分析预测（Analytical Prediction）、模拟仿真 ▪ 模拟仿真：并行系统建模、应用程序建模 ▪ 性能评估的参数选择 ▪ 并行程序的性能监控 ▪ 并行程序性能的动态分析又叫性能监控 ▪ 工具：联机的、脱机的 ▪ 时钟驱动监控、事件驱动监控 ▪ 并行程序的性能可视化 ▪ 性能可视化：数据生成、数据显示、数据分析与用户交互 ▪ 用户界面