Интеграция приложения Tachyon с системой параллельного программирования OpenTS

Роганов Владимир Александрович; Осипов Валерий Иванович; Матвеев Герман Анатольевич

ISSN 2079-3316 ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ: ТЕОРИЯ И ПРИЛОЖЕНИЯ №4(35), 2017, с. 319-326 УДК 519.682.3, 519.245, 519.644.7

В. А. Роганов, В. И. Осипов, Г. А. Матвеев

Интеграция приложения Tachyon с системой параллельного программирования OpenTS

Аннотация. Работа описывает интеграцию приложения Tachyon из библиотеки Intel® Threading Building Blocks с системой параллельного программирования OpenTS

Ключевые слова и фразы: Т-система с открытой архитектурой, OpenTS, язык программирования Т+—+, tachyon, Ray Tracing.

Программа Tachyon, реализующая алгоритм трассировки лучей, предназначена для рендеринга изображений. Исходное описание изображения описано на языке описания сцен в текстовом формате. В исходном файле описывается расположение и размер объектов, источника света, расположение и ориентация камеры. Приложение создает изображение, содержащее тени и отражения объектов. Приложение Tachyon разработанное Джоном Е. Стоуном [1], было включено в бенч-марк SPEC MPI [2], затем в библиотеку Intel® Threading Building Blocks [3].

В данной статье описывается интеграция приложения Tachyon с системой параллельного программирования OpenTS [4-7], приведены результаты сравнительных испытаний с приложением PovRay и реализациями Tachyon на OpenMP, Cilk и Intel®® TBB. Для интеграции была выбрана последовательная версия приложения из Intel®® Threading Building Blocks. В качестве модели использовалось изображение, описанное в файле (модели) balls.dat. После работы последовательной версии приложения было создано изображение на рис. 1. Испытания проводились на кластере, работающем под операционной системой Linux.

Параллельная версия приложения tachyon.with_OpenTS имеет дополнительные параметры, количество строк и количество столбцов. Запускается оно так:

- Shell —

mpirun —np N./tachyon.with_OpenTS NRows NColumns, где N = NRows*NColumns

Например, если запущена команда

ЭС1: 10.25209/2079-3316-2017-8-4-319-326

Рис. 1. Последовательная версия изображения 7381 сфер «Sphereflake»

- Shell —

mpirun --np 6./tachyon.with_OpenTS 2 3

то параллельно создаются 6 кусков изображения на рис. 2

Интеграция приложения состоит в распараллеливании вложенного цикла for в функции draw_task().

Вложенный цикл for последовательной версии:

- T-System —

1 for (int y = starty; y < stopy; y++)

2 for (int x = startx; x < stopx; x++)

Рендерить.пиксель^^);

Рис. 2. Результат работы на 6 вычислительных узлах приложения tachyon.with_OpenTS. Каждый узел параллельно создает только часть изображения (всего 6 частей)

Здесь startx, stopx, starty, stopy — границы изображения по координатам х и у.

Вложенный цикл for параллельной версии приложения tachyon.with_OpenTS:

- T-System —

1 for (int у = y1; у < y2; y++)

2 for (int x = x1; x < x2; x++)

Рендерить_пиксель(х,у);

Здесь

100%

РоуИау ТасИуоп

12345678 Количество узлов вычислительной системы

Рис. 3. Графики ^те%_Т для приложений tachyon и povray, интегрированных с ОрепТЯ

- T-System —

1 п.^ у1 = гоиГО * Б"Ьору / ЫИоиз;

2 int у2 = (гои1Б + 1) * stopy / Жоиб;

3 int х1 = со1итпЮ * stopx / ЫСо1итпв;

4 int х2 = (со1итпГО + 1) * stopx / ЖСо1итм;

где

- T-System ■

1 ППЬ со1шшГО = threadID / NRows;

2 int rowID = threadID % NRows;

threadID - номер текущего вычислительного узла.

Приложение 1асЬуоп."т1;Ь_ОрепТ8 параллельно запускает N задач, по одной задаче на каждом вычислительном узле. Каждая из задач создает свою часть изображения и записывает ее в файл формата Ьшр.

Ранее [8] была произведена интеграция системы параллельного программирования ОрепТЯ с приложением РоуИау, реализующим алгоритм трассировки лучей. Результаты сравнительных испытаний приложений ТасЬуоп и РоуИау, интегрированных с ОрепТЯ, представлены на рис. 3.

10

2 01

о ю га а

01 а m

1

TBB, OpenMP

T++

Cilk

Количество узлов вычислительной системы

Рис. 4. Зависимость времени работы от количества узлов вычислительной системы для приложений 1асЬуоп.\у1Ш_ОрепМР, 1асЬуоп.\¥МЬ_ОрепТ8, 1асЬуоп. \vith_ШЬ и 1асЬуоп.\ь1Ш_СПк

8

6

4

2

0

Здесь, time%_T(0V) = time_T(nV)/time_C, где time_C, time_T(W) — времена выполнбния в секундах C-реализации и T-реализации соответственно, зависящие от числа процессоров N.

Из графика видно, что алгоритмы распараллеливания приложений Tachyon и PovRay имеют одинаковую эффективность.

График зависимости времени работы приложения от количества вычислительных узлов изображен на рис. 4. На этом же графике приведены результаты испытаний для реализаций OpenMP, Cilk и Intel®TBB.

Из графика видно, что эффективности алгоритмов распараллеливания приложения Tachyon в реализациях на OpenMP, Cilk, Intel® TBB и OpenTS близки друг к другу.

Список литературы

[1] Tachyon Parallel Multiprocessor Ray Tracing System, URL: http: //jedi.ks.uiuc.edu/~jokns/raytracer/t

[2] SPEC MPIR 2007 benchmark suite, URL: https://www.spec.org/ mpi2007/ t 319

[3] IntelR Threading Building Blocks, URL: https://software.intel.com/en-us/intel-tbb t 319

[4] С. М. Абрамов, В. А. Васенин, Е. Е. Мамчиц, В. А. Роганов,

A. Ф. Слепухин. «Динамическое распараллеливание программ на базе параллельной редукции графов. Архитектура программного обеспечения новой версии T-системы», Научная сессия МИФИ-2001, Сборник научных трудов. Т. 2 (Москва, 22—26 января 2001 г.), с. 234-235. t 319

[5] С. М. Абрамов, А. А. Кузнецов, В. А. Роганов. «Кроссплатформенная версия T-системы с открытой архитектурой», Труды Международной научной конференции «Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ'2007)». Т. 1 (Челябинск, 29 января-2 февраля 2007 г.), Изд. ЮУрГУ, Челябинск, с. 115-121. t 319

[6] С. М. Абрамов, А. А. Кузнецов, В. А. Роганов. «Кроссплатформенная версия T-системы с открытой архитектурой», Вычислительные методы и программирование, 8:1(2) (2007), с. 175-180, URL: http://num-meth.srcc.msu.ru/zhurnal/tom_2007/v8r203.htmlt 319

[7] OpenTS. Руководство программиста, http://www.opents.net/ index.php/ru/ruk-progr. t

[8] С. М. Абрамов, И. М. Загоровский, М. Р. Коваленко, Г. А. Матвеев,

B. А. Роганов. «Миграция от MPI к платформе OpenTS: эксперимент с приложениями PovRay и ALCMD», Международная конференция «Программные системы: теория и приложения». Т. 1 (Переславль-Залесский, октябрь 2006), Наука. Физматлит, М., 2006, с. 265-275. t 322

Рекомендовал к публикации Программный комитет

Шестого национального суперкомпьютерного форума НСКФ-2017

Пример ссылки на эту публикацию:

В. А. Роганов, В. И. Осипов, Г. А. Матвеев. «Интеграция приложения Tachyon с системой параллельного программирования OpenTS», Программные системы: теория и приложения, 2017, 8:4(35), с. 319-326. URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2017_4_319-326.pdf

Об авторах:

Владимир Александрович Роганов

Научный сотрудник ИПС им. А.К. Айламазяна РАН. Разработчик современных версий T-системы, ведущий разработчик системы OpenTS. Принимал активное участие в суперкомпьютерных проектах Союзного государства России и Беларуси, в том числе в проектах «СКИФ» и «СКИФ-ГРИД» e-mail: var@pereslavl.ru

Валерий Иванович Осипов К.ф.-м.н., научный сотрудник ИПС им. А.К. Айламазяна РАН. Один из разработчиков системы OpenTS. Принимал участие в суперкомпьютерных проектах Союзного государства России и Беларуси

e-mail: val@pereslavl.ru

Герман Анатольевич Матвеев

Ведущий инженер-исследователь ИЦМС ИПС им. А.К. Айламазяна РАН. Один из разработчиков системы OpenTS. Принимал участие в суперкомпьютерных проектах Союзного государства России и Беларуси

e-mail: gera@prime.botik.ru

326

В. А. Роганов, В. M. OcunoB, r. A. MaTBeeB

Vladimir Roganov, Valerii Osipov, German Matveev. Integration of Ray Tracing system Tachyon and T-system with an open architecture (OpenTS).

Abstract. This paper describes integration of Ray Tracing system Tachyon of Intel® Threading Building Blocks library and T-system with an open architecture (OpenTS). (In Russian).

Key words and phrases: dynamic parallelization, T-system with an open architecture, OpenTS, T+—+ language, parallel programming, tachyon, Ray Tracing, Intel TBB.

References

[1] Tachyon Parallel Multiprocessor Ray Tracing System, URL: http: //jedi.ks.uiuc.edu/~johns/raytracer/

[2] SPEC MPIR 2007 benchmark suite, URL: https://www.spec.org/mpi2007/

[3] IntelR Threading Building Blocks, URL: https://software.intel.com/en-us/intel-tbb

[4] S. M. Abramov, V. A. Vasenin, Ye. Ye. Mamchits, V. A. Roganov, A. F. Slepukhin. "Dynamic parallelization of programs based on parallel reduction of graphs. Software architecture of the new version of the T-system", Nauchnaya sessiya MIFI-2001, Sbornik nauchnykh trudov. V. 2 (Moskva, 22-26 yanvarya 2001 g.), pp. 234-235 (in Russian).

[5] S. M. Abramov, A. A. Kuznetsov, V. A. Roganov. "Cross-Platform Version of the T-System with an Open Architecture", Trudy Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii "Parallel'nyye vychislitel'nyye tekhnologii (PaVT'2007)". V. 1 (Chelyabinsk, 29 yanvarya-2 fevralya 2007 g.), Izd. YuUrGU, Chelyabinsk, pp. 115-121 (in Russian).

[6] S. M. Abramov, A. A. Kuznetsov, V. A. Roganov. "Cross-Platform Version of the T-System with an Open Architecture", Vychislitel'nyye metody i programmirovaniye, 8:1(2) (2007), pp. 175-180 (in Russian), URL: http://num-meth.srcc.msu.ru/zhurnal/tom_2007/v8r203.html

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

[7] The OpenTS parallel programming system, http://www.opents.net/index.php/ ru/ruk-progr.

[8] S. M. Abramov, I. M. Zagorovskiy, M. R. Kovalenko, G. A. Matveyev, V. A. Roganov. "Migrating from MPI to OpenTS Platform: experience with the PovRay and ALCMD applications", Mezhdunarodnaya konferentsiya "Programmnyye sistemy: teoriya i prilozheniya". V. 1 (Pereslavl'-Zalesskiy, oktyabr' 2006), Nauka. Fizmatlit, M., 2006, pp. 265-275 (in Russian).

Sample citation of this publication:

Vladimir Roganov, Valerii Osipov, German Matveev. "Integration of Ray Tracing system Tachyon and T-system with an open architecture (OpenTS)", Program systems: Theory and applications, 2017, 8:4(35), pp. 319-326. (In Russian). URL: http://psta.psiras.ru/read/psta2017_4_319-326.pdf

DOI: 10.25209/2079-3316-2017-8-4-319-326

Интеграция приложения Tachyon с системой параллельного программирования OpenTS Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Integration of Ray Tracing system Tachyon and T-system with an open architecture (OpenTS)

Текст научной работы на тему «Интеграция приложения Tachyon с системой параллельного программирования OpenTS»