Методи моделювання і верифікації для проєктування застосунків у гетерогенних архітектурах

Abstract

Запропоновано методологію проєктування застосунків для систем із масовим паралелізмом на прикладі GPGPU-систем, орієнтовану на алгоритмічний етап проєктування. Розглянуто два етапи проєктування: створення формальної специфікації та її дослідження і верифікація. Для першого етапу запропоновано використання математичних апаратів системи алгоритмічних алгебр/модифікованої системи алгоритмічних алгебр та транзиційних систем. Для другого етапу проаналізовано використання мережевих та автоматних моделей і наведено переваги кожної моделі. Зокрема, проведено дослідження моделі обчислень в архітектурі NVIDIA CUDA за допомогою мереж Петрі, а також формул лінійно-темпоральної логіки та автоматної моделі.

Предложена методология проектирования приложений для систем с массовым параллелизмом на примере GPGPU-систем, ориентированная на алгоритмический этап проектирования. Рассмотрены две фазы проектирования: создание формальной спецификации и ее исследование и верификация. Для первого этапа предложено использование математических аппаратов системы алгоритмических алгебр/модифицированной системы алгоритмических алгебр и транзиционных систем. Для второго этапа проанализировано использование сетевых и автоматных моделей и приведены преимущества каждой из них. В частности, проведено исследование модели вычислений в архитектуре NVIDIA CUDA при помощи сетей Петри, а также формул линейно-темпоральной логики и автоматных моделей.

An application design methodology for massively parallelized systems (GPGPU systems) focused on the algorithmic design phase is proposed. Two design sub-steps are considered: creation of the formal specification of the system; and its research and verification. The use of mathematical apparatuses SAA/SAA-M as well as transition systems is proposed for the first step. Advantages and specifics of using network and automaton models for the second step are given. NVIDIA CUDA architecture computation model analysis is proposed using Petri nets (network model) and using linear-temporal logic formulas and Buchi automaton (automaton model).