Παράλληλα Συστήματα Λογικού Προγραμματισμού Με Υποστήριξη Περιορισμών

Abstract

Ο λογικός προγραμματισμός (LP) διατηρεί όλα τα πλεονεκτήματα του δηλωτικού προγραμματισμού, με βασικό μειονέκτημα τη μειωμένη απόδοση. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος προτάθηκαν δύο λύσεις: η εκμετάλλευση του παραλληλισμού και η αντικατάσταση της διαδικασίας ενοποίησης με επίλυση περιορισμών (LP με υποστήριξη περιορισμών-CLP). Οι δύο λύσεις είναι ορθογώνιες, δηλαδή είναι δυνατή η ταυτόχρονη εκμετάλλευση τους σε ένα σύστημα, οδηγώντας έτσι στα παράλληλα συστήματα λογικού προγραμματισμού με υποστήριξη περιορισμών. Η διατριβή προτείνει μια λύση στο ανοικτό πρόβλημα της υλοποίησης τέτοιων συστημάτων. Στο πλαίσιο αυτό, η ερευνητική εργασία έγινε στην κατεύθυνση εύρεσης μιας ολοκληρωμένης λύσης για την αύξηση της απόδοσης προγραμμάτων CLP, προτείνοντας τόσο μια πλατφόρμα, την CSPCONS, κατάλληλη για την ανάπτυξη παράλληλων/κατανεμημένων CLP εφαρμογών, καθώς και ενός παράλληλου αλγορίθμου εξασφάλισης συνέπειας σε προβλήματα περιορισμών, του Dis-SAC. Η CSPCONS υποστηρίζει προγραμματισμό βασισμένο σε σειριακές διεργασίες που επικοινωνούν μέσω καναλιών και συμβάντων. Η επικοινωνία μεταξύ των διεργασιών επεκτείνεται με φυσικό τρόπο πάνω από TCP/IP δίκτυα, επιτρέποντας έτσι την παράλληλη εκτέλεση CLP προγραμμάτων σε πολυεπεξεργαστικά περιβάλλοντα χαμηλού κόστους. H CSPCONS αποτελεί την πρώτη πλατφόρμα LP που συνδυάζει ικανοποίηση περιορισμών, διεργασίες και επικοινωνία μέσω καναλιών και αποτελεί μια εξαιρετική πλατφόρμα για προτυποποίηση και ανάπτυξη κατανεμημένων/παράλληλων CLP εφαρμογών. Η καταλληλότητα της πλατφόρμας καταδεικνύεται στα πλαίσια της παρούσας έρευνας με την ανάπτυξη δύο εφαρμογών: μιας κατανεμημένης εφαρμογής διαχείρισης προσωπικού και ενός εργαλείου απεικόνισης εκτέλεσης Χ-μηχανών. Στην κατεύθυνση της αποδοτικής επίλυσης προβλημάτων CSP προτάθηκε επίσης ο κατανεμημένος αλγόριθμος διήθησης τιμών Dis-SAC. Ο Dis-SAC ανήκει στην κατηγορία των αλγορίθμων συνέπειας CSP προβλημάτων και παρουσιάζει σημαντικά χαρακτηριστικά, όπως είναι το γεγονός ότι εξασφαλίζει ισχυρή συνέπεια, απλότητα στην υλοποίηση, καθώς και γραμμική αύξηση της απόδοσης του σε σχέση με τον αριθμό των επεξεργαστών. Ο συνδυασμός της CSPCONS και του αλγορίθμου Dis-SAC για την επίλυση προβλημάτων αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποδοτικός, όπως φάνηκε από την αρχική υλοποίηση και πειραματική μελέτη. Ο συνδυασμός των δύο αποτελεί και το κύριο αποτέλεσμα της παρούσας ερευνητικής εργασίας: μια ολοκληρωμένη λύση για την αποδοτική εκτέλεση προγραμμάτων CLP σε πολυεπεξεργαστικά περιβάλλοντα.