Формалізований метод проектування застосувань в технології GPGPU

Abstract

Запропоновано метод дослідження характеристик систем, що використовують високопродуктивні обчислення, який ґрунтується на апараті транзиційних систем (дискретної моделі обчислень). Запропоновано два варіанти обмежень синхронного добутку цих транзиційних систем, що моделюють підхід, використаний в архітектурі Nvidia CUDA. Описано транзиційні системи, що представляють два типи інструкцій, процес виконання інструкції варпом та роботу планувальника варпу. Виконано формалізацію моделі виконання GPGPU-застосування. Отримано специфікацію вищевказаного підходу та строго доведено його коректність. Специфікацію зведено до двох варіантів мереж Петрі, які дозволяють виявляти помилки проектування в автоматичному або напівавтоматичному режимі.

Предложен метод исследования характеристик систем, использующих высокопроизводительные вычисления, основанный на аппарате транзиционных систем (дискретной модели вычислений). Предложено два варианта ограничений синхронного произведения транзиционных систем, моделирующих подход, использованный в архитектуре Nvidia CUDA. Описаны транзиционные системы, представляющие два типа инструкций, процесс выполнения инструкции варпа и работу планировщика варпа. Выполнена формализация модели выполнения GPGPU-приложения. Получено спецификацию вышеуказанного подхода и строго доказана его корректность. Спецификацию сведено к двум вариантам сетей Петри, которые позволяют выявлять ошибки проектирования в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

The method of researching systems with high-performance computing support, based on the transition systems apparatus (discrete computational model), is proposed. Two variants of synchronous product limitations of transition systems that model tha Nvidia CUDA approach are proposed. transition systems that represent two types of instructions, process of the warp instruction execution, and the process of warp scheduling were described. GPGPU application execution model was formalized and its correctness was proved. Two variants of the relevant Petri net which allowed automatic or semi-automatic detection of design errors were obtained.