CN112328258A - 一种编程语言的转换方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种编程语言的转换方法及系统，包括：将Fortran90程序代码进行预处理；提取Fortran90程序代码中的全局变量名称，根据use语句查找相应的mod文件，建立外部数组类型的变量与mod文件名称的映射；将Fortran90程序代码的内部数组变量替换为Cuda程序代码的变量，将Fortran90程序代码的外部数组变量替换为Cuda程序代码的变量；将Fortran90程序代码中与Cuda不兼容的关键字、语句替换为正确的格式，将Cuda中无需使用的语句注释；将Fortran90程序代码中对应的数组格式、下标索引转换为Cuda程序代码；保留原有Fortran90程序代码中的.h文件，根据use语句查找mod文件，提取其中的变量以及相关定义，生成新的Cuda程序代码头文件；调整Cuda程序代码中的函数调用格式。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术领域，具体涉及一种编程语言的转换方法及系统。
背景技术
随着计算机科学的发展，不同特色的程序语言不断涌现，但在数值计算、科学和工程技术领域，Fortran依旧占据主流地位。因为有着较低的开发成本，大量的数值计算工程软件，依旧是基于Fortran。另一方面，随着高性能计算机的迅速发展，以及超算与AI行业的学科交融，面向GPU/DCU平台的异构并行程序已经成为一种新的趋势，基于Fortran开发用于CPU平台的科学计算软件，通过异构并行来实现性能的巨大提升，在工程上有着急切的需求。其中以用于GPU编程的CUDA C语法为主流的行业标准，DCU平台使用的ROCm语法也参照CUDA C规范，在国际上最快的10台计算机中有6台是CPU+GPU异构的机器。
国产海光GPU加速卡只支持CUDA C语言，并且对于NVIDIA GPU，CUDA C程序对比CUDA FORTRAN程序加速性能更好。但是从Fortran到Cuda C的移植过程，往往有着很大的工程量。程序语法的对应转化，如果完全通过人工完成，效率较低且容易出错。从Fortran到CUDA C的自动转码工具，就有着很大的需求。
现如今仅有一些Fortran转换为C的工具，如f2c，fable等，但其共有的缺点是转换效率不高，且部分工具转换结果难于阅读，不利于进一步的开发；而将Fortran转换为Cuda的工具更是一片空白。
发明内容
本发明的目的，是解决现有技术Fortran到Cuda的移植过程中存在的上述技术问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种编程语言的转换方法，该方法包括以下步骤：
将Fortran90程序代码进行预处理，保留原有程序代码的注释，对跨行程序代码进行合并处理，去除跨行符；
提取Fortran90程序代码中的全局变量名称，根据use语句查找相应的mod文件，建立外部数组类型的变量与mod文件名称的映射；
将Fortran90程序代码的内部数组变量替换为Cuda程序代码的变量，将Fortran90程序代码的外部数组变量替换为Cuda程序代码的变量；
将Fortran90程序代码中与Cuda不兼容的关键字、语句替换为正确的格式，将Cuda中无需使用的语句注释；
将Fortran90程序代码中对应的数组格式、下标索引转换为Cuda程序代码；
保留原有Fortran90程序代码中的.h文件，根据use语句查找mod文件，提取其中的变量以及相关定义，生成新的Cuda程序代码头文件；
调整Cuda程序代码中的函数调用格式。
另一方面，本发明提供了一种编程语言的转换系统，包括：
第一处理模块，用于将Fortran90程序代码进行预处理，保留原有程序代码的注释，对跨行程序代码进行合并处理，去除跨行符；
第二处理模块，用于提取Fortran90程序代码中的全局变量名称，根据use语句查找相应的mod文件，建立外部数组类型的变量与mod文件名称的映射；
第三处理模块，用于将Fortran90程序代码的内部数组变量替换为Cuda程序代码的变量，将Fortran90程序代码的外部数组变量替换为Cuda程序代码的变量；
第四处理模块，用于将Fortran90程序代码中与Cuda不兼容的关键字、语句替换为正确的格式，将Cuda中无需使用的语句注释；
第五处理模块，用于将Fortran90程序代码中对应的数组格式、下标索引转换为Cuda程序代码；
第六处理模块，用于保留原有Fortran90程序代码中的.h文件，根据use语句查找mod文件，提取其中的变量以及相关定义，生成新的Cuda程序代码头文件；
第七处理模块，用于调整Cuda程序代码中的函数调用格式。
本发明旨在实现Fortran90到Cuda的转换，由于shell的语法和结构较为简单，且开发效率高，利用sed、grep、awk语句与正则表达式进行结合更是具有强大的文本处理能力，因此采用shell进行相关功能的实现，从而达到较高的转换效率。其次尽可能保证原有程序的结构，完全保留程序原有的注释信息，即便对于Cuda中不需要的相关语句，也采取将其注释而非删除的策略，最大程度上保证程序的可读性，便于开展之后的相关工作。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种编程语言的转换方法流程示意图；
图2为图1所示方法的源文件转换示例；
图3为图1所示方法的头文件转换示例；
图4为图1所示方法的调整函数调用格式示例。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种编程语言的转换方法流程示意图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤一、规范代码行。
将Fortran90程序代码进行预处理，保留原有程序代码的注释，对跨行程序代码进行合并处理，去除跨行符；在一个例子中，如图2所示，对Fortran90程序代码“！this istest program”进行规范化预处理，将其改写成Cuda程序代码“//！this is testprogram”。
步骤二、提取Fortran90程序代码中的全局变量名称。
具体为：对于Fortran90程序代码中的real、dimension类型的变量，提取内部变量名称以及对应的维度信息；根据下标运算符“()”提取所有数组类型的变量；去除关键字、内部变量以及函数名称得到所有的外部数组变量名。
步骤三、查取数据组格式
根据use语句查找相应的mod文件，建立外部数组类型的变量与mod文件名称的映射；
步骤四、转换数据组格式
根据不同的编译器替换变量名称，如ifort,将Fortran90程序代码的内部数组变量替换为Cuda程序代码的变量，将Fortran90程序代码的外部数组变量替换为Cuda程序代码的变量。例如，将Fortran90程序代码的内部数组变量a替换为Cuda程序代码的变量a_，将Fortran90程序代码的外部数组变量b替换为Cuda程序代码的外部数组变量fun_mod_mp_b。
步骤五、替换语法关键词
将Fortran90程序代码中与Cuda不兼容的关键字、语句替换为正确的格式，将Cuda中无需使用的语句注释。在一个例子中，如图2所示，将Fortran90程序代码“integer::i,j,k”替换为Cuda程序代码“int i,j,k”。
步骤六、将Fortran90程序代码中对应的数组格式、下标索引转换为Cuda程序代码；具体地，在处理do循环时，将Fortran90程序代码中对应的数组格式A[i][j]转换为Cuda程序代码对应的数组格式A[i*n+j]，其中n是a的第二维度。在一个例子中，如图2所示，将Fortran90程序代码“do j＝1,m；c(j,i)＝0”替换为Cuda程序代码“if(j>＝0&&j<＝m){param_mp_c[i*m+j]＝0}”。
步骤七、处理头文件
保留原有Fortran90程序代码中的.h文件，根据use语句查找mod文件，提取其中的变量以及相关定义，生成新的Cuda程序代码头文件，如图3所示。
步骤八、调整Cuda程序代码中的函数调用格式。
具体地，从Cuda程序代码中的头文件中筛选所有外部变量的定义，依次进行比对，保留源文件使用到的变量；结合外部数组类型的变量，得到kernel核函数的参数表列；如图3中的“(double*d_a,double*d_b,double*d_c)”。对使用到的变量进行声明及内存分配，生成init函数。对相应的变量完成内存的拷贝，生成HtoD以及DtoH函数；主程序中增加启动线程参数设置，完成对核函数的调用。
相应地，本发明实施例还提供一种编程语言的转换系统，其包括：
第一处理模块，用于将Fortran90程序代码进行预处理，保留原有程序代码的注释，对跨行程序代码进行合并处理，去除跨行符；
第二处理模块，用于提取Fortran90程序代码中的全局变量名称，根据use语句查找相应的mod文件，建立外部数组类型的变量与mod文件名称的映射；
第三处理模块，用于将Fortran90程序代码的内部数组变量替换为Cuda程序代码的变量，将Fortran90程序代码的外部数组变量替换为Cuda程序代码的变量；
第四处理模块，用于将Fortran90程序代码中与Cuda不兼容的关键字、语句替换为正确的格式，将Cuda中无需使用的语句注释；
第五处理模块，用于将Fortran90程序代码中对应的数组格式、下标索引转换为Cuda程序代码；
第六处理模块，用于保留原有Fortran90程序代码中的.h文件，根据use语句查找mod文件，提取其中的变量以及相关定义，生成新的Cuda程序代码头文件；
第七处理模块，用于调整Cuda程序代码中的函数调用格式。
本发明实施例采用shell进行相关功能的实现，从而达到较高的转换效率。其次尽可能保证原有程序的结构，完全保留程序原有的注释信息，即便对于Cuda中不需要的相关语句，也采取将其注释而非删除的策略，最大程度上保证程序的可读性，便于开展之后的相关工作。
显而易见，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下，在此描述的本发明可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本发明所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限定。
Claims (10)
1.一种编程语言的转换方法，其特征在于，包括以下步骤：
将Fortran90程序代码进行预处理，保留原有程序代码的注释，对跨行程序代码进行合并处理，去除跨行符；
提取Fortran90程序代码中的全局变量名称，根据use语句查找相应的mod文件，建立外部数组类型的变量与mod文件名称的映射；
将Fortran90程序代码的内部数组变量替换为Cuda程序代码的变量，将Fortran90程序代码的外部数组变量替换为Cuda程序代码的变量；
将Fortran90程序代码中与Cuda不兼容的关键字、语句替换为正确的格式，将Cuda中无需使用的语句注释；
将Fortran90程序代码中对应的数组格式、下标索引转换为Cuda程序代码；
保留原有Fortran90程序代码中的.h文件，根据use语句查找mod文件，提取其中的变量以及相关定义，生成新的Cuda程序代码头文件；
调整Cuda程序代码中的函数调用格式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取Fortran90程序代码中的全局变量名称步骤，包括：
提取内部变量名称以及对应的维度信息；
根据下标运算符“()”提取所有数组类型的变量；
去除关键字、内部变量以及函数名称得到所有的外部数组变量名。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整Cuda程序代码中的函数调用格式步骤，包括：
从Cuda程序代码中的头文件中筛选所有外部变量的定义，依次进行比对，保留源文件使用到的变量；结合外部数组类型的变量，得到kernel函数的参数表列；
对使用到的变量进行声明及内存分配，生成init函数；
对相应的变量完成内存的拷贝，生成HtoD以及DtoH函数；
主程序中增加启动线程参数设置，完成对核函数的调用。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将Fortran90程序代码的内部数组变量替换为Cuda程序代码的变量，将Fortran90程序代码的外部数组变量替换为Cuda程序代码的变量步骤，包括：
将Fortran90程序代码的内部数组变量a替换为Cuda程序代码的变量a_，将Fortran90程序代码的外部数组变量b替换为Cuda程序代码的外部数组变量fun_mod_mp_b_。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将Fortran90程序代码中对应的数组格式、下标索引转换为Cuda程序代码步骤，包括：
在处理do循环时，将Fortran90程序代码中对应的数组格式A[i][j]转换为Cuda程序代码对应的数组格式A[i*n+j]，其中n是a的第二维度。
6.一种编程语言的转换系统，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于将Fortran90程序代码进行预处理，保留原有程序代码的注释，对跨行程序代码进行合并处理，去除跨行符；
第二处理模块，用于提取Fortran90程序代码中的全局变量名称，根据use语句查找相应的mod文件，建立外部数组类型的变量与mod文件名称的映射；
第三处理模块，用于将Fortran90程序代码的内部数组变量替换为Cuda程序代码的变量，将Fortran90程序代码的外部数组变量替换为Cuda程序代码的变量；
第四处理模块，用于将Fortran90程序代码中与Cuda不兼容的关键字、语句替换为正确的格式，将Cuda中无需使用的语句注释；
第五处理模块，用于将Fortran90程序代码中对应的数组格式、下标索引转换为Cuda程序代码；
第六处理模块，用于保留原有Fortran90程序代码中的.h文件，根据use语句查找mod文件，提取其中的变量以及相关定义，生成新的Cuda程序代码头文件；
第七处理模块，用于调整Cuda程序代码中的函数调用格式。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二处理模块，具体用于：
提取内部变量名称以及对应的维度信息；
根据下标运算符“()”提取所有数组类型的变量；
去除关键字、内部变量以及函数名称得到所有的外部数组变量名。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第七处理模块，具体用于：
从Cuda程序代码中的头文件中筛选所有外部变量的定义，依次进行比对，保留源文件使用到的变量；结合外部数组类型的变量，得到kernel函数的参数表列；
对使用到的变量进行声明及内存分配，生成init函数；
对相应的变量完成内存的拷贝，生成HtoD以及DtoH函数；
主程序中增加启动线程参数设置，完成对核函数的调用。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第三处理模块，具体用于：
将Fortran90程序代码的内部数组变量a替换为Cuda程序代码的变量a_，将Fortran90程序代码的外部数组变量b替换为Cuda程序代码的外部数组变量fun_mod_mp_b_。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第五处理模块，具体用于：
在处理do循环时，将Fortran90程序代码中对应的数组格式A[i][j]转换为Cuda程序代码对应的数组格式A[i*n+j]，其中n是a的第二维度。
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| CN101019100A (zh) * | 2004-01-26 | 2007-08-15 | 萨维索弗特/选项无限搜索公司 | 将电子数据表模型转换为可调用、经编译的例行程序的程序/方法 |
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