João Lourenço

Actualmente o mercado residencial de computadores inclui não só multiprocessadores com diversos núcleos (CPUs) como também placas gráficas (GPUs) cuja capacidade de processamento tem evoluído a um ritmo exponencial. Este poder computacional pode ser utilizado para outros fins para além do processamento gráfico, tal como o processamento de algoritmos comuns em computação científica. Neste artigo é apresentada, discutida e avaliada a framework Cheetah, uma framework que distribui programas computacionalmente exigentes sobre uma rede de CPUs e GPUs. Um programador que utilize a Cheetah apenas necessita de especificar o seu programa como um conjunto de kernels OpenCL, relegando para a framework a distribuição destes pelas unidades de processamento disponíveis. O programa pode assim escalar à medida que são adicionados novos recursos computacionais, sem quaisquer esforços adicionais de adaptação ou recompilação. Os testes realizados demonstraram a capacidade de a framework providenciar aceleracçõs até duas ordens de grandeza com um esforço de desenvolvimento reduzido, mesmo quando na presença de recursos computacionais limitados.

Uma das estratégias para tirar partido dos múltiplos processadores disponíveis nos computadores atuais passa por adaptar código legado, inicialmente concebido para ser executado num contexto meramente sequencial, para ser agora executado num contexto multithreading. Nesse processo de adaptação é necessário proteger apropriadamente os dados que são agora partilhados e acedidos por diferentes threads concorrentes. A proteção dos dados com locks usando uma granulosidade grossa inibe a concorrência e opõe-se ao objetivo inicial de explorar o paralelismo suportado por múltiplos processadores. Por outro lado, a utilização de uma granulosidade fina pode levar à ocorrência de anomalias próprias da concorrência, como deadlocks e violações de atomicidade (high-level data races). Este artigo discute o conceito de fecho de um programa e uma metodologia que, quando aplicados em conjunto, permitem adaptar código legado para o tornar thread-safe, garantindo a ausência de violações de atomicidade na versão corrente do software e antecipando algumas violações de atomicidade que poderão ocorrer em versões futuras do mesmo software.