Владимир Пекунов - Технологии автоматического дедуктивного распараллеливания в языке Planning C

Как уже неоднократно упоминалось, задача трансформации программы в общем случае может быть достаточно нетривиальным алгоритмом, требующим применения интеллектуальных технологий логического программирования. В таком аспекте указанная задача может быть сведена к трем основным этапам: а) разбору программы с формированием набора представленных в ней фактов и взаимосвязей между ними; б) анализу полученной базы фактов с генерацией дополнительных фактов, представляющих распараллеливающие конструкции; в) генерации выходной программы на основе результирующего набора фактов.

Соответственно, целью данной главы является определение набора языковых средств Planning C 2.0, на базе которых могут быть реализованы все вышеупомянутые этапы.

Для реализации данной цели необходимо решить задачи по реализации вышеупомянутых этапов с применением логического программирования или его элементов.

Первоначально в языке Planning C дедуктивные макромодули предназначались для гибкой генерации описаний вычислительных топологий (этим и объясняются некоторые их не вполне очевидные синтаксические особенности), впоследствии же их применение было расширено: в настоящее время дедуктивные макромодули используются для гибкой дедуктивной генерации произвольных фрагментов программы на основе логических правил, записанных на языке GNU Prolog , имеющем бесплатный и свободно распространяемый интерпретатор. Как будет показано в настоящей работе, дедуктивные макромодули вполне могут сгенерировать и полноценную параллельную программу.

Дедуктивный макромодуль является совокупностью статических и динамических (генерируемых на одной из стадий компиляции в ходе применения предикатов GNU-Prolog) элементов. Он оформлен в виде специального программного блока и имеет параметры, в зависимости от которых им генерируется фрагмент программного кода. Соответствующий код будет вставлен в программу в точке обращения к макромодулю, в котором будут указаны конкретные значения его параметров. Предполагается, что макромодуль будет генерировать код на этапе компиляции, точнее, на стадии препроцессинговой обработки. Соответственно, это накладывает определенные ограничения на возможные значения его параметров – это должны быть выражения, которые можно вычислить на этапе препроцессинга: предположим, что это выражения, содержащие исключительно именованные и неименованные константы, в том числе те, которые формируются в результате классических макроподстановок C/C++.

Предлагается следующий синтаксис декларации дедуктивного макромодуля (все элементы в описании могут разделяться пробелами):

Здесь произвольный_Planning_C_код должен представлять собой фрагмент синтаксически корректного языкового выражения, не содержащего символа « @». Это может быть описатель любого статического элемента генерируемого кода. GNU_PROLOG_выражение может содержать вызовы любых предикатов GNU Prolog, в том числе генерирующих консольный вывод – результаты этого вывода и будут использоваться в качестве сгенерированных фрагментов кода . В большинстве случаев вывод будет генерироваться предикатом write .

Обращение к макромодулю имеет формат:

имя_модуля « (» [значение_параметра] {»,» значение_параметра}» )» «;»

В точке обращении к макромодулю компилятором выполняются следующие действия :

а) вычисляются все параметры обращения;

б) значения параметров подставляются в текст модуля вместо соответствующих лексем – имен параметров;

в) из текста модуля исключаются все предикаты, из которых формируется текст логической GNU Prolog-программы;

г) фрагмент модуля, содержащий какую-либо из целей, заменяется результатом доказательства этой цели (то есть блоком выведенных на консоль в ходе доказательства строк) в контексте сформированной логической GNU Prolog-программы;