Unifying framework for development of message-passing applications

Abstract

Tato práce se zabývá vývojem aplikací pro systémy s distribuovanou pamětí v oblasti vědecko-technických výpočtů. Práce se zaměřuje na rychlý vývoj para\-lelních aplikací a integraci nástrojů používaných při vývoji.

Navržený přístup je založen na abstraktním výpočetním modelu a vizuálním programování. Tyto prostředky slouží k vyjádření paralelismu a komunikaci ve vyvíjené aplikaci. Sekvenční části aplikace jsou psány přímo v C++ a tento kód je kombinován s~vizuálním modelem. Navržený přístup dovoluje jednoduchou manipulaci s~programem a umožňuje poskytnout přímočarou vizualizaci chování aplikace. Abstraktní model je také navržen za účelem sjednocení aktivit, které se objevují při vývoji aplikací: debugování, analýza výkonu, predikce výkonu a verifikace. Pro tyto aktivity existuje mnoho různých etablovaných nástrojů, které jsou mnohem vyzrálejší a nabízejí více funkcí než zde předkládaná implementace. Z~pohledu této práce se ale většinou jedná o~programy zaměřené pouze na jednu z oblastí. Navrhovaný přístup spojuje všechny tyto aktivity do jednoho myšlenkového rámce s jednotnou terminologií, konfigurací a prezentací výsledků.

Hlavní přínosy této práce spočívají ve vytvoření syntaxe a sémantiky vizuálního jazyka pro popis paralelních částí a komunikace v aplikacích pro systémy s distribuovanou pamětí. Sémantika jazyka je plně formalizována a využití jazyka je demonstrováno na různých příkladech. Tyto příklady ukazují, že diagramy reprezentující program zůstávají relativně malé a přehledné při řešení různých praktických problémů. V této práci je dále ukázáno, že navržený přístup může sjednotit a zjednodušit mnoho různých činností objevujících se v souvislosti s vývojem softwaru v oblasti zájmu této práce. Prezentované myšlenky jsou implementovány v podobě nástroje Kaira (\url{http://verif.cs.vsb.cz/kaira/}). Kaira je uvolněna jako open-source nástroj pod GPL (GNU General Public License).