Um ambiente para exploração de paralelismo na programação em lógica

Abstract

Este trabalho e dedicado ao estudo da exploração de paralelismo na Programação em Lógica. O aspecto declarativo das linguagens de Programação em Lógica permite uma exploração eficiente do paralelismo implícito no código, de forma mais simples que as linguagens imperativas. Ao mesmo tempo, o paralelismo tem-se mostrado uma forte opção para procura de aumentos significativos do desempenho dos computadores. Como conseqüência, nos últimos anos, diversas maquinas paralelas tem surgido no mercado. No entanto, a sua efetiva utilização ainda ressente-se de uma dificuldade de programação maior que a das maquinas sequênciais. Por outro lado, o alto nível das linguagens de Programação em Lógica permite o desenvolvimento de programas de forma mais rápida e concisa do que as linguagens tradicionais (imperativas). Porem, apesar dos importantes progressos nas técnicas de compilação destas linguagens, elas permanecem menos eficientes que as linguagens imperativas. 0 aumento na eficiência de execução da Programação em Lógica, com o use do paralelismo, certamente estenderá o seu emprego. Em função disto, a unido da Programação em Lógica e maquinas paralelas tem sido proposta como uma alternativa para facilitar a programação das maquinas paralelas, bem como para aumentar o desempenho na Programação em Lógica. O ponto central do trabalho e a concepção de um modelo para exploração do paralelismo E Restrito na execução de Prolog, voltado para arquiteturas multiprocessadoras sem memória comum. Como ponto de partida foi utilizado o modelo já definido para exploração do paralelismo OU do projeto OPERA, do Instituto de Informática da UFRGS, de maneira que o modelo de paralelismo E proposto possa vir a compor, com aquele, uma plataforma que integre a exploração simultânea dos paralelismos E e OU. O modelo concebido compreende uma proposta de compilação e um ambiente de execução. A detecção e o controle do paralelismo é iniciado na compilação. Nesta fase, a gerada uma Expressão Condicional de Execução para cada clausula do programa Prolog, cuja avaliação em tempo de processamento determina a execução, em paralelo ou não, dos literais que compõem a clausula. A Maquina Abstrata Prolog, projetada para o emulador paralelo, é baseada na WAM (Warren Abstract Machine), uma das mais eficientes e difundidas técnicas para compilação Prolog. Isto, dentre outros aspectos, confere uma boa portabilidade ao modelo. O ambiente de execução compreende a concepção de uma arquitetura de processos formada por trabalhadores OPERA, uma filosofia de escalonamento de serviço entre estes trabalhadores, uma política para gerencia de sua memória e uma estratégia para as comunicações. Para validar o modelo proposto para exploração do paralelismo E, o mesmo foi implementado em rede local de estações Unix, obtendo bons resultados.

This work is devoted to the study of the exploration of parallelism in Logic Programming. The declarative aspect of the Logic Programming languages allows an efficient exploration of the implicit parallelism in the code, in a simpler form than the imperative languages. At the same time, parallelism has been shown as a strong option to the search for significant increases in the performance of the computers. As a consequence, in the last years, several parallel machines have been sprung up into the market. Nevertheless, their effective usefulness still undergoes some difficulties in programming which are greater than those of the sequential machines. On the other hand, the high level of Logic Programming languages allows programs development to be faster and concise than in the traditional languages (imperatives). However, despite the important progress in compiling techniques for these languages, they remain less efficient than the imperatives languages. The increase in execution efficiency of logic programs, with the use of parallelism, will probabily extend their use. Having this in mind, the union of the Logic Programming and parallel machines has been proposed as an alternative to make programming of the parallel machines easier, as well as to increase the performance of Logic Programming. The central aspect of the work is the conception of a model to explore the Restricted AND Parallelism in the execution of Prolog, turned to multiprocessing architectures without a common memory. As a starting point, the already defined model for exploring OR parallelism of the OPERA project, from the Instituto de Informatica da UFRGS was used. This happened so that the proposed model of AND parallelism can make up a plataform with that one to integrate the simultaneous exploration of the AND and OR parallelisms. The conceived model holds a proposal of compilation and execution environment. The detection and the control of the parallelism is started in the compilation. A Conditional Expression of Execution to each clause of the Prolog program is generated on this phase. Its evaluation, during the time of processing, determines the execution, whether or not in parallel, of the literals that constitute the clause. The Abstract Prolog Machine, projected for the parallel emulator, is based on the WAM (Warren Abstract Machine) which is one of the most efficient and spread techniques for Prolog compilation. This aspects, among others, gives a good portability to the model. The environmente of execution comprises the conception of an architecture of processes formed by OPERA workers and a philosophy of scheduling service among these workers; it also comprise a policy to manage its memory and a strategy for the communications. So that the proposed model for the exploitation of AND parallelism got validated, it was implemented on a local net of Unix workstations, obtaining good results.