Використання мови програмування FORTRAN для паралельних обчислень

ВИКОРИСТАННЯ МОВИ ПРОГРАМУВАННЯ FORTRAN ДЛЯ ПАРАЛЕЛЬНИХ ОБЧИСЛЕНЬ

 

Фортран (Fortran) – перша реалізована мова програмування високого рівня. Створений у період з 1954 по 1957 рік гуртом програмістів під керівництвом Джона Бекуса (John Backus) у корпорації IBM. Назва Fortran є абревіатурою від FORmula TRANslator, тобто перекладач формул.Фортран широко використовується в першу чергу для наукових та інженерних обчислень. Одна з переваг сучасного Фортрану – велика кількість написаних на ньому програм і бібліотек підпрограм. Серед учених, наприклад, ходить така приповідка, що будь-яка математична задача вже має рішення на Фортрані, і, дійсно, можна знайти серед тисяч фортранівських пакетів і пакет для перемноження матриць, і пакет для вирішення складних інтегральних рівнянь і багато-багато інших. Ряд таких пакетів створювався протягом десятиліть і популярний донині (головним чином у науковому середовищі). Сучасний Фортран (Fortran 95 і Fortran 2003) набув рис, необхідних для ефективного програмування для нових обчислювальних архітектур; дозволяє застосовувати сучасні технології програмування, зокрема, ООП [1].

Існує багато корисних програмних засобів, написаних на фортрані, і в бібліотеках інститутів. А саме: пакет по розрахунку ємності неоднорідності мікрополоскової лінії. Для розрахунку потрібно розраховувати великі квадратні матриці та згортати їх. Програма була написана у 1993 році на мові програмування FORTRAN-90 та має низку обмежень, пов’язаних із можливостями комп’ютерів того часу. Зараз виникла потреба переробити пакет для розрахунку більшого числа областей із різною геометрією, розділивши області на більшу кількість частин.

Для вирішення такої задачі можливі два шляхи – переробка пакету з допомогою іншої мови програмування, або переробка на мові фортран. Але стандартні пакети мови FORTRAN не можуть забезпечити необхідну швидкість. Це відбувається тому, що стандартні можливості мови фортран не можуть задіяти всі обчислювальні потужності сучасних багатоядерних процесорів.

Тут на допомогу приходить нова розробка фірми Intel– IntelParallelStudio. Intel Parallel Studio – це набір із декількох інструментів, який є гармонійним продовженням або розширенням Microsoft Visual Studio, і що дозволяє за рахунок зручності використання, зрозумілого інтерфейсу й оригінальних технологій домагатися гарної ефективності паралельних програм на мультиядерних системах. Незважаючи на те, що цей набір є plug-in'ом до Visual Studio, він повністю покриває всі етапи розробки програми програмістом, від створення скелета майбутньої паралельної програми до оптимізації релізної версії проекту. До складу цього набору входять чотири окремих продукти, кожен із яких використовується у своєму сегменті циклу розробки, і кожен може бути проінстальований і інтегрований у Visual Studio як окремо, так і всім пакетом відразу [2].

Intel Composer XE 2013 – це орієнтований на оптимізацію інструмент розробки, що включає компілятори Intel С + + і Fortran, а також бібліотеки для математики, мультимедіа, роботи з потоками й обробки сигналів.

Компілятори Intel C + + і Fortran значно швидше аналогів (майже в півтора рази), а також сумісні з Microsoft Visual C + + і gcc.

Паралельні моделі Intel Cilk Plus та Intel Threading Building Blocks 4.1 спрощують використання переваг високопродуктивних обчислювальних систем зараз і в майбутньому.

Передові бібліотеки Intel Math Kernel Library 11.0 та Intel Integrated Performance Primitives 7.1 містять безліч процедур для оптимізації та скорочення часу розробки [3].

Інструменти сумісні з провідними середовищами розробки та компіляторами на Windows, Linux і Mac OS X.

Компілятор Fortran у Intel Composer XE 2013 має повну сумісність з мовою Фортран-90, тому вихідний код програми не буде потребувати змін на початку. Далі додамо оператори розпаралелювання розрахунків і отримаємо сучасний додаток без потреби переписування пакету за допомогою іншої мови програмування.

 

Література:

  1. FORTRAN. Язык программирования. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://progopedia.ru/language/fortran/
  2. Intel Parallel Studio – инструмент для создания параллельных приложений [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.ixbt.com/soft/intel-parallel-studio.shtml
  3. Ключевые преимущества Intel Parallel Studio XE 2013 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://softline.ru/intei-parallel-studio/klyuchevyie-preimuschestva-intel-parallel-studio-xe-2013

 

Джерело: Матеріали V міжнародної Інтернет-конференції

студентів та молодих учених

«Соціальні та інженерні технології:

актуальні проблеми теорії і практики»

(30-31 травня 2013 року)

 

 

автор: Сіциліцин Ю.О.

видання: Матеріали V міжнародної Інтернет-конференції студентів та молодих учених «Соціальні та інженерні технології: актуальні проблеми теорії і практики» (30-31 травня 2013 року), час видання: 2013


19/06/2013