Programming Language Design and Analysis motivated by Hardware Evolution

Transkript

1 Programming Language Design and Analysis motivated by Hardware Evolution Alan Mycroft Presenter: Thomas Bøgholm September 24, 2007

2 Alan Mycroft Professor på Cambridge Universitet Cambridge Programming Research gruppen Beskæftiger sig med program analyse Artikkel Springer-Verlag i August /22

3 Sprog er ikke fulgt med hardware Motivation Hardware arkitektur ændrer sig Sprog har ikke tilpasset sig denne ændring Enkelte processorer bliver ikke hurtigere 3/22

4 Perspektiv 1985 Enkelt processor RAM og CPU var ca. lige hurtige En CPU cyklus for at tilgå hukommelse Operationer i programmeringssprog, f.eks. C, tog 1-2 cykler 4/22

5 Perspektiv Stadig en enkelt processor Hurtigere processorer, Moores lov Hellere tilgå hukommelse end genberegning, CSE Langsommere adgang til extern hukommelse 5/22

6 Perspektiv 2005 problemer Hastighedsloft, 5Ghz Varme Størrelse Lysets hastighed 6/22

7 Ny arkitektur Multi processor Flere små processore Mindre varme Nye problemer 7/22

8 Ny arkitektur Multi processor Flere små processore Mindre varme Nye problemer 7/22

9 Multi-processor Hardware Andre flaskehalse Kommunikation > Beregning Ny måde at programmere på Nuværende programmeringssprog Mangler paralellitet 8/22

10 Multi-processor Hardware Andre flaskehalse Kommunikation > Beregning Ny måde at programmere på Nuværende programmeringssprog Mangler paralellitet 8/22

11 Eksempel Parameter modeller Call-by-reference Call-by-value 9/22

12 Arkitektur indflydelse Eksempel 1 class C{}; 2 void f1(c x); 3 void f2(c x); Enkelt processor Performance diskussion - kopi/reference 10/22

13 Early binding Flere processorer Call-by-Reference Kan hukommelse peget på af *x tilgåes på processor P? Call-by-Name Object x tilstand og klons tilstand? 11/22

14 Early binding Flere processorer Call-by-Reference Kan hukommelse peget på af *x tilgåes på processor P? Call-by-Name Object x tilstand og klons tilstand? 11/22

15 Late binding Call-by-Either-When-Equivalent 1 void CBV CBR 12/22

16 Paralellitet og pointere Aliasing 1 for(i=0;i<nchans;i++) process(i); Pointere fra process(0) til process(1)? Ikke uniform hukommelse Hvis funktion A på processor PA kalder B som køres på PB By-reference parametre skal være tilgængelige af begge Kan være langsom Kan være ikke eksisterende 13/22

17 Pointer tæmning Teknikker Kontroller antal alias til objekter Linære typesystemer Linære typesystemer Kun en reference til et object Ingen race-conditions Quasi linære typesystemer 14/22

18 Pointer tæmning Teknikker Kontroller antal alias til objekter Linære typesystemer Linære typesystemer Kun en reference til et object Ingen race-conditions Quasi linære typesystemer 14/22

19 Program analyse Analyse Nogle problemer kan løses via analyse Optimering ved at parallelisere Giver problemer på Fuld program niveau Bør støttes af interface specifikationer 15/22

20 Aktør modellen Aktør modellen Kun message parsing Udvikling til mange processore Skalerbart Erlang 16/22

21 Hukommelses model Global hukommelse Passer brugen af global hukommelse ikke til hardware? Er en model uden kraftfuld nok? 17/22

22 Kritiske systemer Upålidelig Hardware Indlejrede systemer Trancient event Udefrakommende ladet partikkel Hvordan kan man beskrive upålidelighed? Hvordan håndteres det? 18/22

23 Nye teknikker Alternativer til nutidens låse Software Transactional Memory Sieve 19/22

24 Konklussion Hardware evolution En uundgåelig arkitektur ændring Behov for tilsvarende programmeringssprog Interessante forskningsområder 20/22

25 Min Vurdering af artiklen Dårlige ting Korte introduktioner Stor hardware beskrivelse Til tider uklar Gode ting Interessant og relevant 21/22

26 Thank you