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FAW @ Lange Nacht der Forschung 2016

Lange Nacht der Forschung 2016

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Language, compiler and runtime support for parallel input/output by an HPF programming environment

Student: Minh Dang
Supervisor: Univ.-Prof. Dr. Roland Wagner
Second Reviewer: Univ.-Prof. Dr. Jens Volkert
End: 31.05.2001

Abstract(DE)
Diese Dissertation präsentiert eine umfassende Lösung für das I/O Problem in parallelen Systemen auf allen 3 Ebenen:
Programmiersprache, Übersetzung und Laufzeit. Die Lösung ist präsentiert im Kontext der HPF und unseres HPF-Übersetzungssystems, das bei der Universität Wien entwickelt worden ist. Die neue, von uns entworfene, HPF Sprachkonstrukte erlauben dem HPF-Progammierer das Schreiben der I/O intensive Operationen wie Checkpoint/Restart, Timestepping usw. auf einer sehr einfachen Weise. Mehr noch, die erlauben das effiziente Programmieren der sogenannten Out-of-Core Anwendungen auf HPF Ebene.
Unser HPF-Übersetzer führt mehrere I/O Optimierungen durch. Auf der Laufzeitebene haben wir mehrere existierende parallele I/O Laufzeitbibliotheken in unseres Laufzeitssystem integriert, was einerseits dem HPF-Programmierer möglichst viele parallele I/O Laufzeit-Operationen anbietet. Andererseits können die mit unserem HPF-Übersetzungssystem generierte Programme auf einer breiten Palette von parallelen Computersystemen laufen.

Abstract(EN)
This dissertation proposes a language, compiler and runtime software solution to the problem of input/output on distributed memory systems. The proposal is presented in the context of High Performance Fortran and its compilation system, which is being developed at the University of Vienna. The proposed new language constructs enable the HPF programmers to specify explicit I/O operations on parallel files, checkpoint/restart and timestep input and output operations. Other proposed language constructs allow programmers the writing of Out-of-Core (OOC) applications at HPF level. This can be achieved at a semi automatic level with new file access operations, which directly support the reading and writing of sections of OOC arrays. Several compilation approaches for new HPF I/O constructs are also presented in the thesis. The coupling of several existing parallel I/O runtime systems to our HPF compilation system is described next. Our approach allows the programmers to work with several I/O runtime systems either in different applications, or within the same application for several sorts of I/O operation without the need to rewrite the HPF program. A good part of the thesis deals with the compilation technique and runtime optimizations for OOC applications because this sort of application plays a critical role in scientific computation, and the I/O performance has a particularly strong impact on such applications.