1. “Система высокоуровневого
параллельного
программирования MC#
для вычислительных
архитектур
на базе процессора Cell”
Петров Александр
РГАТА, СКБ ИТ СУ
gmdidro@gmail.com

2. Актуальность
Основная причина недостаточного
внедрения процессора Cell в практику
высокопроизводительных вычислений –
отсутствие достаточного количества
 системного и
 прикладного
программного обеспечения.

3. Актуальность
Разработка прикладного ПО для Cell
является трудоемкой задачей в силу
 специфики самой архитектуры
процессора,
 ограниченного набора средств его
программирования, включающего
компиляторы с языков C++ и Фортран и
библиотеку libspe2 для управления SPE-
процессорами.

4. Альтернативный инструментарий
Высокоуровневые средства
программирования для процессора Cell:
 системы на базе языка C/C++,
 системы на базе байт-ориентированных
(managed) языков Java и C#.

5. С/С++
Система MARS ( Multicore Application
Runtime System ) – библиотека для
построения приложений для процессора
Cell в терминах “задач” (tasks),
автоматически распределяемых по SPE-
процессорам во время исполнения
планировщиком.

6. Java Virtual Machine и Cell BE
Системы на базе языка Java:
 CellVM ( University of California, Irvine )
 Cacao VM for Cell ( IBM ).
Состояние реализации – прототип.

7. .NET Framework и Cell BE
Система на базе языка C# - CellDotNetCellDotNet:
 JIT-компилятор для генерации кода для SPE-
процессоров,
 Runtime-система поддержки исполнения C#-
программ на PPE- и SPE-процессорах
 Библиотека CellDotNet сама полностью написана
на C# и базируется на системе Mono –
свободной реализации платформы .NET для
Linux.

8. Почему не только
C++ + libspe2
Цели переноса байт-ориентированных
систем программирования на платформу
Cell:
 имеется достаточно большое количество
приложений, написанных на языках Java и
C#, например, финансовых приложений,
которые, будучи портированными на Cell,
будут более быстродействующими в
несколько раз.

9. Цель проекта =
Адаптация системы программирования на
базе высокоуровневого, объектно-
ориентированного языка MC# (www.
mcsharp.net), разработанного в Институте
программных систем РАН (г.Переславль-
Залесский), к вычислительным
архитектурам на базе процессора Cell,
включая кластерные системы.
+ CellCell BEBE

10. Идея проекта
Базовый механизм параллельности в языке MC#
 async- методы
 movable- методы
 взаимодействие посредством каналов и
обработчиков.
Основная идея адаптации – введение нового
модификатора spe в объявлении метода,
предназначенного для выполнения на SPE-
процессоре.
База адаптации – библиотека CellDotNet.

11. Пример
public async aintegrate ( int seed, int iterations,
channel (float) sendResult )
{
sendResult ! ( integrate ( seed, iterations ) );
}
public spe float integrate ( int seed, int iterations )
{
< Тело метода >
}

12. Преимущества принятого
подхода
 сокрытие подробностей использования
библиотеки CellDotNet от прикладного
программиста;
 сохранение единой асинхронной модели
программирования, принятой в языке
MC#.

13. Цели начального проекта
а) проверка работоспособности системы
Mono на серверах QS;
б) определение функциональных
возможностей и доработка библиотеки
CellDotNet;
c) разработка тестовых последовательных и
параллельных приложений на языках C# и
MC#, соответственно.

14. Результаты
 доработана библиотека CellDotNet (в
оригинальном виде она разрабатывалась и
тестировалась на PlayStation 3 и была
неработоспособна на серверах QS),
 разработано несколько тестовых параллельных
приложений на языке MC# (пока без доработки
MC#-компилятора – необходимые операторы
для запуска SPE-метода готовятся самим
программистом внутри async-метода).

15. Последовательные
программы на языке C#
Sparse Matrix Multiply ( умножение
разреженной матрицы на вектор)

16. Параллельные программы
на языке MC#
Численное интегрирование – вычисление числа π
методом Монте Карло
(2 000 000 000 итераций)

17. Параллельные программы
на языке MC#
Задача NQueens – расстановка ферзей на доске
N x N:
(N=17)

18. Параллельные программы
на языке MC#
Вычисление множества Мандельброта
(построение фрактала)

19. Ложка дегтя
 наличие ошибок в ядре Linux, влияющих на
работоспособность системы Mono на процессоре
PowerPC;
 исходная неработоспособность библиотеки
CellDotNet на серверах QS;
 ограниченность средств языка, поддерживаемых
в текущей версии библиотеки CellDotNet;
 отсутствие возможности доступа на 2 или более
машины с процессором Cell ( и Mono версии
1.9.1) для тестирования кластерных MC#-
приложений.

20. Перспективы
 доработка библиотеки CellDotNet для повышения
ее эффективности и расширение набора
поддерживаемых средств языка C#,
 CELL ClustersCELL Clusters: тестирование распределенных
MC#-приложений на кластере из Cell-машин,
 разработка новых приложений, включая простой
рендеринг изображений на основе трассировки
лучей,
 доработка компилятора MC# для поддержки spe-
методов.