并行图重写机PGRM及其优化的并行编译器.docx

并行图重写机PGRM及其优化的并行编译器
并行图重写机PGRM及其优化的并行编译器
随着计算机体系结构和软件技术的迅速发展，高性能计算已经成为了现代科学和工程领域中的基础设施之一。并行计算系统经常由大量的处理器和内存组成，由于其高性能计算能力，因此在许多领域，如气象学，分子模拟和工业制造等领域中得到了广泛的应用。计算机科学家们为了提高程序在并行计算机上的性能，并行编程技术也得到了高度的关注和研究。
在并行编程中，重写系统是一种重要的技术，它可以帮助程序员从面向过程的设计中解脱出来，将任务自然地分配到多个处理器上，从而减少通信延迟并提高程序的效率。PGRM（ParallelGraphRewritingMachine）是一种高效的重写系统，由欧洲计算机制造商协会（ECMA）制定和颁布。它基于图重写规则和细胞自动机，利用有序多重集（OMS）和归纳数据类型（IDT）描述单元格，并使用并行算法旋转、移动和扩展来实现大规模并行处理。
PGRM的一个关键优势是它能够处理非常大的规模数据，并且可以在大型并行计算机上有效地扩展。然而，在实际应用中，PGRM的优化比较困难，因为它的运行时间和速度受到并行编译器质量的影响。因此，优化并行编译器已成为提高PGRM性能的一项关键技术。
为了优化PGRM，需要实现一个高效的并行编译器。并行编译器是一个将源代码转换成可执行代码的过程。它们能够自动分解程序，将其划分成多个任务，并将它们分配到多个处理器上。并行编译器也可以处理PGRM中的OMS和IDT数据类型，并实现并行算法转换。为了采用适当的编译器技术，还需要了解并行编程模型的体系结构和其他重要因素。
PGRM的编译过程包括以下步骤：
1.代码语法分析：将代码分成适当的块，用大小并行图存储。
2.语义概括：将代码中的语法代码块转换为逻辑块，并使用图重写规则对程序进行转换。
3.并行重写规则：使用多线程算法，将重写规则应用于程序的逻辑块，以获得不同的并行计算；
4.代码重组：将转换后的逻辑块重新组合成新的程序。
5.编译代码执行：根据转换后的程序代码生成可执行文件。
为了优化并行编译器，有以下几个方面需要着重考虑：
1.合理的任务分配：在编译阶段，需要将程序分解成并行执行的任务，并将它们分配到多个处理器上。为了减少通信开销，需要将相邻的相关任务分配给相同的处理器。
2.数据局部性优化：在程序执行期间，需要最小化数据传输，以提高程序性能。为此，编译器可以重构代码，以提高数据局部性。
3.并行图形重写算法优化：在PGRM中，重写算法是它的核心组成部分。因此，优化并行算法是提高PGRM性能的关键。可以利用算法分析和性能模拟来评估并改进算法性能。
4.可扩展性：在并行计算机上，程序的规模非常大，因此并行编译器需要具有良好的可扩展性。编译器将程序分成适当的任务，并将它们分配到多个处理器上进行计算，这需要良好的算法设计和数据局部性优化。
总的来说，PGRM是一种高效的重写系统，具有广泛应用的潜力。优化并行编译器是提高PGRM性能的关键技术。为了实现最佳编译器，需要合理分配任务、优化数据局部性、改善并行算法和提高可扩展性。