Parallele Implementierung funktionaler Programmiersprachen

ISBN-13: 9783540520498 / Niemiecki / Miękka / 1989 / 385 str.

Rita Loogen

Opis

Funktionale Programmiersprachen sind seiteneffektfrei und bilden daher eine vielversprechende Basis fur die Programmierung von Parallelrechnern. Sie enthalten in der Regel keine expliziten Sprachkonstrukte zur Spezifizierung von Parallelitat. Ein parallelisierender Compiler kann die in einem funktionalen Programm implizit enthaltene Parallelitat entdecken und das Progamm in parallel ausfuhrbare Prozesse zerlegen. Der Programmierer braucht sich also nicht, wie etwa in einer um Parallelkonstrukte erweiterten imperativen Programmiersprache, um die Verwaltung der parallelen Prozesse sowie Synchronisation und Kommunikation zu kummern. Dies vereinfacht insbesondere die Programmierung von Systemen mit vielen Prozessoren. Auf der Grundlage einer einfachen funktionalen Beispielsprache, die den Kern aller funktionalen Sprachen umfasst, werden in diesem Buch die Techniken zur automatischen Parallelisierung funktionaler Programme erlautert und formal spezifiziert. Im Vordergrund steht jedoch der sprachorientierte Entwurf einer Parallelrechnerarchitektur, die die Ausfuhrung funktionaler Programme in besonderer Weise unterstutzt."

Spis treści

I: Grundlagen.- 1. SAL — eine einfache funktionale Sprache.- 1.1 Syntax.- 1.2 Fixpunktsemantik.- 1.3 Reduktionssemantik.- 1.4 Reduktionsstrategien.- 1.4.1 Die “normal-order” Reduktionsstrategie.- 1.4.2 Die “applicative-order” Reduktionsstrategie.- 2. Implementierungstechniken.- 2.1 Direkte textuelle Ersetzung.- 2.2 Umgebungsbasierte Reduktion.- 2.3 Graphreduktion.- 2.4 Kombinatoren.- 2.5 Programmierte Graphreduktion.- 3. Parallele Rechnerarchitekturen.- II: Parallelisierung funktionaler Programme.- 4. Organisation der Parallelisierung.- 5. Entschachtelung von SAL-Programmen.- 5.1 Monomorph getypte Kombinatorsysteme.- 5.2 Der Entschachtelungsalgorithmus.- 5.3 Superkombinatorsysteme.- 5.4 Flache Kombinatorsysteme.- 5.5 Reduktionsstrategien.- 6. Entdeckung potentieller Parallelität.- 6.1 Striktheitsanalyse mittels abstrakter Interpretation.- 6.2 Die Technik der “Evaluation Transformer”.- 6.3 Annotierung von Kombinatorprogrammen.- 6.4 Abstraktion und Polymorphie.- 7. Einteilung in parallele Prozesse.- 7.1 Parallelisierte Kombinatorsysteme.- 7.2 Der Parallelisierungsalgorithmus.- 8. Eine Graphreduktionssemantik für parallelisierte Kombinatorsysteme.- 8.1 Berechnungsgraphen.- 8.2 Graphreduktionsregeln.- 8.3 Graphersetzung.- III: Entwurf einer parallelen Graphreduktionsmaschine.- 9. Struktur der parallelen Maschine.- 9.1 Das Verbindungsnetzwerk.- 9.2 Die Kommunikationseinheiten.- 9.3 Die Reduktionseinheiten.- 10. Organisation der programmierten Graphreduktion.- 10.1 Graphrepräsentation.- 10.2 Der lokale Speicher der Reduktionseinheiten.- 10.3 Die Maschineninstruktionen.- 10.3.1 Datenkellerbefehle.- 10.3.2 Kontrollbefehle.- 10.3.3 Graphbefehle.- 10.3.4 Prozeßbefehle.- 10.4 Compilation von parallelisierten Kombinatorprogrammen.- 10.5 Spezifikation der Reduktionseinheit.- 10.6 Erläuterung einer Beispielausführung 309.- 11. Verwaltung der Parallelität.- 11.1 Nachrichtenverwaltung in den Reduktionseinheiten.- 11.2 Der Kommunikationsprozessor.- 11.3 Verwaltung der Nachrichten im Kommunikationsprozessor.- 11.4 Spezifikation des Netzwerkadapters.- 11.5 Komposition der Prozessoreinheiten.- 12. Implementierungsaspekte.- 12.1 Zielarchitektur und Implementierungssprache.- 12.2 Abbildung der abstrakten Maschine auf ein Transputersystem.- 12.3 Realisierung des asynchronen Nachrichtenaustausches.- 12.4 Netzwerkrealisierung.- 12.5 Prozeß Verwaltung.- 12.6 Garbage Collection.- 13. Vergleich mit anderen Arbeiten 349.- Schlußworte.- Anhang: Mathematische Grundlagen.- A.l Algebraische Grundlagen.- A.2 Halbordnungen.- A.3 Interpretationen.- A.4 Der ungetypte ?-Kalkül.