10.14489/vkit.2019.03.pp.048-056

DOI: 10.14489/vkit.2019.03.pp.048-056

Левин И. И., Дордопуло А. И., Писаренко И. В., Мельников А. К.
ЯЗЫК АРХИТЕКТУРНО-НЕЗАВИСИМОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ SET@L
(c. 48-56)

Аннотация. Существующие языки программирования высокопроизводительных вычислительных систем характеризуются архитектурной специализацией, заключающейся в необходимости существенной переработки кода при реализации одного и того же алгоритма на разных вычислительных архитектурах. Для решения данной проблемы предложен язык архитектурно-независимого программирования Set@l, который развивает идеи, заложенные в высокоуровневом языке COLAMO (Common Oriented Language for Architecture of Multi Objects) и языке программирования на основе теории множеств SETL (SET Language). Отличительная черта языка Set@l – теоретико-множественное описание алгоритма решения задачи и особенностей его реализации в виде отдельных модулей программы (исходного кода и аспектов) на основе методологии аспектно-ориентированного программирования. Синтаксис языка Set@l поддерживает классификацию совокупностей по различным критериям: характеру параллелизма, четкости выделения элементов и т.д. Для описания нечетких совокупностей в языке программирования Set@l использованы типы «класс» и «полумножество», предложенные в рамках альтернативной теории множеств П. Вопенка. Рассмотрены особенности архитектурно-независимого программирования на языке Set@l на примере алгоритма LU-разложения матрицы.

Ключевые слова: архитектурно-независимое программирование; язык Set@l; аспектно-ориентированная парадигма; альтернативная теория множеств Вопенка.

Levin I. I., Dordopulo A. I., Pisarenko I. V., Melnikov A. K.
ARCHITECTURE-INDEPENDENT SET@L PROGRAMMING LANGUAGE FOR COMPUTER SYSTEMS
(pp. 48-56)

Abstract. State-of-the-art programming languages for high-performance computer systems are characterized by architectural limitations and require a significant code revision for the porting of the same algorithm between different architectures. To solve the problem, we propose an architecture-independent Set@l programming language, which develops the main concepts of the COLAMO (Common Oriented Language for Architecture of Multi Objects) and SETL (SET Language) programming languages. In contrast to other aids of parallel programming, Set@l represents the solution of a computational problem as sets with various attributes and relations between them. Furthermore, the Set@l language is based on the paradigm of aspect-oriented programming and describes an algorithm and features of its implementation as separate modules of a program (a source code and aspects). The syntax of the Set@l programming language supports the classification of collections by various criteria, such as the type of parallelism, definiteness and any user’s attributes. The modification of an algorithm during its architectural adaptation leads to the emergence of indefinite collections. It is impossible to describe these objects properly within the traditional Cantor-Bolzano set theory. To deal with the challenge, the classification of collections by the definiteness of their elements is introduced into the syntax of the Set@l language. We propose to use the “class” and “semiset” types for the designation of indefinite collections in accordance with the alternative set theory of P. Vopenka. In this paper, we consider the example of the Set@l application for the coding of LU-decomposition. The code shows that aspects can adapt the parallelizing of the basic algorithm to the implementation on computer systems with reconfigurable and multiprocessor architectures.

Keywords: Architecture-independent programming; Set@l programming language; Aspect-oriented programming paradigm; Alternative set theory of Vopenka.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

И. И. Левин (Южный федеральный университет, Таганрог, Россия)
А. И. Дордопуло, И. В. Писаренко (Научно-исследовательский центр супер-ЭВМ и нейрокомпьютеров, Таганрог, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
А. К. Мельников (ЗАО «ИнформИнвестГрупп», Москва, Россия)

Eng

I. I. Levin (Southern Federal University, Taganrog, Russia)
A. I. Dordopulo, I. V. Pisarenko (Supercomputers and Neurocomputers Research Center, Taganrog, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
A. K. Melnikov (“InformInvestGroup” CJSC, Moscow, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Ebrahimi A., Zandsalimy M. Evaluation of FPGA Hardware as a New Approach for Accelerating the Numerical Solution of CFD Problems // IEEE Access. 2017. V. 5. P. 9717 – 9727. doi: 10.1109/ACCESS. 2017.2705434
2. Легалов А. И. Функциональный язык для создания архитектурно-независимых параллельных программ // Вычислительные технологии. 2005. Т. 10, № 1. С. 71 – 89.
3. OpenCL Overview: The Open Standard for Parallel Programming of Heterogeneous Systems [Электронный ресурс] // Khronos Group Website. URL: https:// www.khronos. org/opencl/ (дата обращения: 06.12.2018).
4. Программирование вычислительных систем гибридного типа на языке программирования COLAMO / А. И. Дордопуло и др. // Изв. ЮФУ. Техн. науки. 2016. № 11. C. 39 – 54. doi:10.18522/2311-3103-2016-11-3954
5. Safonov V. O. Using Aspect-Oriented Programming for Trustworthy Software Development. New York: John Wiley & Sons, 2008. 352 p.
6. Programming with Sets: An Introduction to SETL / J. T. Schwartz et al. New York: Springer-Verlag, 1986. 493 p.
7. Вопенка П. Альтернативная теория множеств: Новый взгляд на бесконечность: пер. со словац. Новосибирск: Изд-во Института математики, 2004. 612 с.
8. Хаусдорф Ф. Теория множеств: пер. с нем. Изд. 6-е. М.: ЛЕНАНД, 2018. 304 с.
9. Описание алгоритма решения систем линейных алгебраических уравнений методом Якоби на языке архитектурно-независимого программирования Set@l / И. И. Левин и др. // Изв. ЮФУ. Техн. науки. 2018. № 5. С. 34 – 48. doi: 10.23683/2311-3103-2018-5-34-48
10. Подход к архитектурно-независимому программированию вычислительных систем на основе аспектно-ориентированного языка Set@l / И. И. Левин и др. // Изв. ЮФУ. Техн. науки. 2018. № 3. С. 46 – 58. doi: 10.23683/2311-3103-2018-3-46-58

Eng

1. Ebrahimi A., Zandsalimy M. (2017). Evaluation of FPGA Hardware as a New Approach for Accelerating the Numerical Solution of CFD Problems. IEEE Access, Vol. 5, pp. 9717-9727. doi: 10.1109/ACCESS. 2017.2705434
2. Legalov A. I. (2005). Functional language for creating architecture-independent parallel programs. Vychislitel'nye tekhnologii, 10(1), pp. 71-89. [in Russian language]
3. OpenCL Overview: The Open Standard for Parallel Programming of Heterogeneous Systems. Khronos Group Website. Available at: https://www.khronos. org/opencl/ (Accessed: 06.12.2018).
4. Dordopulo A. I. et al. (2016). Programming hybrid-type computing systems in the COLAMO programming language. Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki, (11), pp. 39-54. [in Russian language] doi:10.18522/ 2311-3103-2016-11-3954
5. Safonov V. O. (2008). Using Aspect-Oriented Programming for Trustworthy Software Development. New York: John Wiley & Sons.
6. Schwartz J. T. et al. (1986). Programming with Sets: An Introduction to SETL. New York: Springer-Verlag.
7. Vopenka P. (2004). Alternative Set Theory: A New Look at Infinity. Novosibirsk: Izdatel'stvo Instituta matematiki. [in Russian language]
8. Hausdorf F. (2018). Set Theory. 6th ed. Moscow: LENAND. [in Russian language]
9. Levin I. I. et al. (2018). Description of the algorithm for solving systems of linear algebraic equations by the Jacobi method in the language of architecture-independent programming Set@1. Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki, (5), pp. 34-48. [in Russian language] doi: 10.23683/2311-3103-2018-5-34-48
10. Levin I. I. et al. (2018). Approach to architectural-independent programming of computing systems based on the aspectoriented language Set@l. Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki, (3), pp. 46-58. [in Russian language] doi: 10.23683/2311-3103-2018-3-46-58

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/vkit.2019.03.pp.048-056

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/vkit.2019.03.pp.048-056

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

Please specify the article DOI in the order comments.