Использование инструментов среды ParJava.
Рассмотрим некоторые инструментальные средства среды ParJava, применявшиеся при разработке программ компьютерной алгебры. Средства использовались для анализа динамических характеристик программы и для выявления фрагментов кода, оптимизация которых дает максимальный эффект.
Разрабатывая прикладную параллельную программу в рамках среды ParJava, прикладной программист взаимодействует с графическим интерфейсом среды. Он вводит исходный код программы в окне редактора и помещает введенные файлы в проект, в рамках которого хранятся исходный код параллельной программы, ее байт-код, ее внутреннее представление (статические модели классов), ее модель, ее трассы и профили.
Инструментальные средства среды становятся доступными после того, как пользователь выполнит трансляцию исходного кода во внутреннее представление (строятся статические модели классов): с помощью мыши отмечает транслируемые файлы в диалоговом окне управления проектом и вызывает транслятор. В результате трансляции во внутреннее представление для каждого указанного файла исходного кода (содержащего один или несколько классов) строится абстрактное синтаксическое дерево, которое затем передается преобразователю, строящему набор статических моделей классов – объектов класса FileInfo. Трансляция каждого класса выполняется независимо. Это позволяет в случае изменения исходного кода отдельного класса Java-программы повторно транслировать только файл, содержащий данный класс. После трансляции исходного кода в окне управления проектом начинает отображаться информация о структуре класса: каждый файл исходного кода отображается как корень дерева, потомок которого – класс, описанный в данном файле, для каждого класса в виде потомков выводятся методы и поля данного класса.
Выявление критических фрагментов кода выполняется при доводке параллельной программы, когда прикладной программист ищет код, работа которого сильнее всего влияет на характеристики всей программы. Влияние возникает за счет того, что код выполняется достаточно много раз (тела циклов) или занимает большую часть времени работы программы (например, из-за использования библиотек).
Ручная оптимизация такого кода позволяет ощутимо улучшить всю программу в целом. Поскольку относительно всей программы объем критического кода достаточно мал (как правило, он составляет 10-20%), оптимизировать только его проще и эффективней по времени, чем всю программу. Для выявления критического кода необходим профиль параллельной программы. Для облегчения работы пользователя с профилем, среда ParJava предоставляет возможность визуализации – числовые значения профиля отображаются на набор цветов (оттенки серого: от белого до черного), а исходный код программы подсвечивается определенным цветом, согласно полученному для него числовому значению характеристики. Если программа достаточно большая, такая методика уже не дает требуемой простоты и комфортности в работе. По этому в большинстве систем [6, 7], применяемых для доводки параллельных программ, используется иерархическая навигация по профилю. В среде ParJava также были разработаны и реализованы средства, позволяющие изучать профиль поэтапно, переходя от крупных фрагментов программы к более мелким. Рассмотрим порядок поиска критических фрагментов на примере анализа частотного профиля.
Сбор и анализ частотного профиля программы заключается в последовательном использовании инструментов среды: применение инструментатора к файлам исходного кода, отладочном выполнении программы, работа со средствами визуализации. Вопросы, связанные с техникой сбора профилей параллельной программы освещены в работе [8]. Собранный частотный профиль визуализируется с помощью инструментов среды ParJava в основном окне, содержащем исходный код программы, и окне визуализатора профиля. Окно визуализатора разделено на четыре части, три из которых используются для отображения данных, а четвертое содержит элементы управления (см. рис 1).
Рис. 1. Окно визуализатора с загруженным профилем.
Верхнее левое поле, поле программы, отображает частный профиль методов параллельной программы. Значения показываются в виде трехмерной гистограммы, столбцы которой расположены в виде матрицы.
