Prototyping Parallel Algorithms in a Set-Oriented Language . [Englisch] [Broschiert]

Parallele Programmierung ist konzeptionell schwieriger durchzuführen und zu verstehen als die sequentielle Programmierung, weil sich ein Programmierer beider parallelen Programmierung oft gleichzeitig auf mehrere Prozesse konzentrieren muss. Außerdem müssen die Programmierer auf parallelen Maschinen üblicherweise auf einem sehr niedrigen Niveau programmieren, um Höchstleistungen zu erreichen - die Einfachheit in der Benutzung wird der Effizienz in der Ausführung geopfert. Aufgrund dieser Faktoren ist die Entwicklung paralleler Algorithmen im allgemeinen eine äußerst schwierige Aufgabe.

Das Ziel des vorgestellten Ansatzes ist es, das Prototyping von parallelen Algorithmen durch die Bereitstellung von Konstrukten mit hohem Niveau zur expliziten Parallelprogrammierung wesentlich zu erleichtern. In ProSet wird das Konzept der Prozesskreation durch Multilisp's Futures auf die mengenorientierte Programmierung zugeschnitten und mit dem Konzept zur Koordination durch Lindas Tupelräume kombiniert. Linda ist eine Koordinationssprache, die ein flexibles Konzept zur Synchronisation und Kommunikation durch sogenannte Tupelräume bietet. Diese Tupelräume sind virtuelle gemeinsame Datenräume, über die die Prozesse kommunizieren.

Synchronisation und Kommunikation erfolgen in ProSet-Linda durch das Einfügen, Entfernen, Lesen und durch unteilbares Ändern von einzelnen Tupeln im Tupelraum. Der präsentierte Ansatz zum Entwurf und zur Implementation von ProSet-Linda basiert auf dem Einsatz der formalen Spezifikationssprache Object-Z und der Prototyping-Sprache ProSet selbst.

The Content:

This book presents the design and implementation of an approach to prototyping parallel algorithms with the set-oriented language ProSet. To support prototyping of parallel algorithms, a prototyping language must provide simple, but powerful means for dynamic creation and coordination of parallel processes.

Parallel programming is conceptually harder to undertake and to understand than sequential programming, because a programmer often has to focus on more than one process at a time. Furthermore, on most of today's parallel machines, programmers are forced to program at a low level to obtain performance - ease of use is sacrificed for efficiency. Consequently, developing parallel algorithms is in general considered as an awkward undertaking.

The goal of the presented approach is to overcome this nuisance by providing a tool for prototyping parallel algorithms. In ProSet, the concept for process creation via Multilisp's futures is adapted to set-oriented programming and combined with Linda's concept for synchronization and communication via tuple space. Linda is a coordination language which provides means for synchronization and communication through so-called tuple spaces. These tuple spaces are virtual shared data spaces.

Synchronization and communication in ProSet-Linda are carried out through addition, removal, reading, and atomic updates of individual tuples in tuplespace. The presented approach to designing and implementing ProSet-Linda relies on the use of the formal specification language Object-Z and the prototyping language ProSet itself.