[发明专利]支持多核并行程序设计的可视化建模及代码框架生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种支持多核并行程序设计的可视化建模和根据模型生成多种框架代码的方法，属于多核并行程序设计中的编程环境、模型与方法领域。涉及具体讲，支持多核并行程序设计的可视化建模及代码框架生成方法。

背景技术

随着各领域计算机应用水平的逐年提升，计算的数据处理量和复杂度的逐步攀高，各行各业对高性能计算能力的需求日益增大。即使是随处可见的Web服务网站和各种应用系统的大型数据库、服务器系统等随着信息量与服务范围的增大，对信息处理速度和运算能力也提出了越来越高的要求。因此，并行计算作为一门学科应运而生。并行计算程序通过同时操纵并行硬件系统的多个处理器节点加快应用程序的执行和信息处理速度，虽然这种并行化带来了应用程序性能的提升，但是不可避免的增加了程序员编写应用程序的难度，在并行计算环境中的编程问题成为程序开发人员日渐关注的问题。

近年来，多核CPU设计工艺的成熟使其替代单核处理器成为各种商用和家用计算机的基本配置，而且随着多核技术的发展和集成水平的提高，集成在单个处理器芯片上的处理核的数目将会不断增长。在单核处理器时代，处理器仅有一个处理核心，因此在单处理器的PC机和服务器上应用程序是串行执行的，并行编程仅出现于由多个处理器组成的系统中，例如SMP(共享存储型多处理机)和以集群系统为代表的NORMA(NO-Remote Memory Access)系统。多核处理器的面世打破了以往的种种限制，由于单个多核处理器上可集成两个甚至多个处理核心，只要是安装了多核处理器的机器，就拥有了运行并行程序的硬件能力。这种硬件条件的突破给软件行业带来的冲击是革命性的。首先，多线程技术将普遍运用于多核计算机系统的应用程序设计开发过程中，并行程序中的逻辑线程在运行过程中映射为物理线程，在不同的处理器核心上执行，实现了真正意义上的多线程并行。其次，原有的编程系统、编程模式和各种运行库是面向串行程序执行的，不仅不能有效支持多核并行应用程序的设计和高效执行，而且成了阻碍并行计算硬件系统发挥性能的瓶颈，多核并行软件开发问题是所有软件开发人员面临的亟待解决的问题。如何高效地在多核并行计算环境中进行各种应用程序的设计与开发，尤其是对于多数缺乏并行程序开发专业训练的各应用领域的技术人员，已成为并行计算技术转化为实际生产力所面临的关键问题。

各种多核处理器自从面世以来，正逐步成为市场主流，Intel、IBM、AMD等众多微处理器厂商都相继加入到了多核大战之中。大部分厂商都针对各自的多核处理器提供了编程库、支持程序分析和调试的工具集以及性能评测工具等一系列支撑软件，如Intel的TBB、ThreadChecker。但是无一例外的仅仅针对特定的多核平台系统中软件开发提供支持，而且这些工具的抽象层次较低，要求使用者对多核硬件的结构和基本原理有一定程度的了解，并没有减轻应用程序开发的难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种对非特定的多核平台系统中软件开发提供支持的多核并行程序设计的可视化建模及代码框架生成方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：多核并行程序设计的可视化建模及代码框架生成方法，提供一个图形化用户交互界面，在这一界面下，有一套预定义的构造块图元和一个图形编辑区，每一个构造块图元都有特定名称、属性、含义和用法，各种构造块图元，包括主线程图元、子线程图元、线程交互图元，都有与其对应的不同的属性；还有构造块组合的构造规则，它规定了各构造块之间的连接方法和限制；设计人员可以根据需求分析的结果，按照构造规则，拖拽构造块图元到编辑区，进行多核并行程序的设计，并对构造块图元的属性进行编辑，设计完成以后，用户可以把模型图保存为xml内容的文件，供以后再次使用，并可以进行编辑、修改和优化。

本发明具有如下技术效果：

本发明方法将降低设计开发多核并行计算应用程序的难度，缩短设计与开发周期，而且能够使多核并行计算应用程序结构更为合理，性能更为优化，从而提高相应学科领域的研究效率和应用水平。同时，对推动并行计算在各个行业的应用与发展、提高各专业领域的计算机应用水平具有重要研究意义及应用价值。因此，基于此方法的系统平台市场前景非常广阔，面临着巨大的市场机遇。

另一方面，此方法也可作为并行计算领域理论研究的一个实验床。研究人员可以使用此方法实现并分析多核并行计算算法，也可以通过扩展或修改本方法的方式来对自己的并行计算应用程序设计理论加以验证和分析，以此为并行计算理论的实际应用提供一种高效的途径，对并行计算领域本身的发展起到推动作用。

附图说明

图1此方法的系统体系架构示意图。