CN114281315A - 一种应用于超导计算机的可视化软件开发系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于超导计算机的可视化软件开发系统及软件开发方法，系统包括客户端、服务器端和超导计算机模拟器；客户端提供运行于浏览器上的集成开发环境，用于接收用户输入的超导计算机配置参数、待开发的软件程序数据和软件开发相关指令，以及向服务器端发送建立连接请求、程序编辑请求或程序编译请求；服务器端接收超导计算机配置参数以及各类请求信息，对超导计算机模拟器进行配置、与客户端之间建立通信连接、调用程序编辑接口对程序数据进行编辑保存，以及对编辑后的程序进行编译，并发送至超导计算机模拟器运行，将运行结果返回客户端输出。本发明利用Web IDE技术实现可视化的软件编辑交互，简化软件开发调试过程，并能够模拟超导计算机的计算特征，提高软件开发调试效率。

Description

一种应用于超导计算机的可视化软件开发系统及方法

技术领域

本发明涉及新型计算机应用开发技术领域，特别是一种应用于超导计算机的可视化软件开发系统及方法。

背景技术

所谓超导，就是指有些物质在接近绝对零度（-273.15℃）时，电流流动时电阻消失了。相比于半导体集成电路，超导单磁通量子（SFQ）电路具有极快的激发速度。在相同工艺条件下，超导SFQ电路逻辑门延迟只有半导体CMOS电路逻辑门延迟的百分之一，只需相对简单的1微米工艺即可实现50 GHz-100 GHz的超导处理器芯片。超导计算机是指基于超导处理器芯片等超导元器件制造的计算机，其主要分为低温环境部分和常温环境部分。低温部分主要为超导处理器芯片、片上低温存储以及低温互联设备。常温环境部分包括超导计算机系统控制芯片、高带宽存储、外围I/O设备控制器及软件驱动等，所有的外围芯片、设备以及软件驱动通过系统板卡进行集成，板卡外围连接用户交互设备，包括键盘、鼠标、电源以及可视化控制设备及界面。

目前，我们国家已经研究实现了超导计算机原型系统，并基于原型系统开展典型应用开发和计算功能演示。但由于超导技术发展的制约，现阶段缺乏适合超导计算机原型系统计算特征的编程模型和软件模拟系统。由于缺少相应的超导计算机集成开发环境（下面简称IDE），在测试及验证超导计算机模拟信息的调试过程中，调试过程过于繁琐，结果无友好界面输出，数据接口无法实时读取交互，给测试验证带来巨大时间和人员成本浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于超导计算机的可视化软件开发系统，利用WebIDE技术实现可视化的软件编辑交互，简化软件开发调试过程，并能够模拟超导计算机的计算特征，提高软件开发调试效率。

本发明采用的技术方案为：一种应用于超导计算机的可视化软件开发系统，包括客户端、服务器端和超导计算机模拟器；

所述客户端通过人机接口向用户提供运行于浏览器上的集成开发环境，所述集成开发环境包括模拟器配置模块和程序开发模块；所述模拟器配置模块被配置用于接收用户输入的超导计算机配置参数，转发至服务器端；所述程序开发模块被配置用于为用户提供超导计算机程序开发接口，接收用户输入的程序数据和开发指令，向服务器端发送建立连接请求，以及根据开发指令向服务器端发送程序编辑请求或程序编译请求；

所述服务器端被配置用于：接收客户端转发的超导计算机配置参数，根据超导计算机配置参数对超导计算机模拟器进行配置，以及，接收客户端发出的建立连接请求、程序编辑请求或程序编译请求：响应于接收到所述建立连接请求，向客户端返回通信连接通道信息；响应于接收到所述程序编辑请求，获取客户端接收到的程序数据以及编辑处理信息，向客户端返回编辑后的程序；响应于接收到所述程序编译请求，对完成编辑的程序数据进行编译处理，并将编译完成的程序发送至超导计算机模拟器；

所述超导计算机模拟器用于运行所述编译完成的程序，将运行结果发送至服务器端，服务器端将所述运行结果转发至客户端输出。

可选的，所述超导计算机模拟器运行于服务器端或者运行于独立的计算机中。本发明的超导计算机模拟器通过软件形式模拟超导计算机的运行特征、系统运行环境等，并能够支持用户通过客户端对超导计算机模拟器进行CPU结构参数配置、性能及功能参数配置等。该模拟的特定配置的超导计算机能够更好的配合超导计算机应用程序的开发，并方便CPU结构评估和性能调参，提高超导CPU的设计验证效率。

可选的，所述客户端被配置为对用户的右键点击动作进行监听，在用户右键点击集成开发环境界面上的文件时，以树形结构显示被点击文件所关联的功能列表。功能列表所展示的功能包括但不限于复制、粘贴、剪切、删除、重命名等。

可选的，所述客户端集成开发环境的程序开发模块，被配置为对用户输入的程序语言中的预设语法关键词进行高亮显示，且对于每种语法关键词分别采用一种颜色进行高亮显示。可便于对比、分析、筛选以观察数据。

可选的，所述客户端与服务器端之间通过websocket接口连接通信，服务器端与超导计算机模拟器之间通过PCIE接口通信。

可选的，在断点调试或代码运行时，服务器端与客户端之间建立tcp长连接通道，服务器端通过tcp长连接通道，基于websocket协议，持续向客户端推送调试结果或代码运行结果。用户可通过集成开发环境发送断点调试指令或代码运行指令，客户端接收到相关指令信息后向服务器端发送对应的开发指令。

可选的，服务器端与超导计算机模拟器之间通过建立tcp长连接通道，传输超导计算机模拟器运行编译后软件的运行结果或者调试结果；超导计算机模拟器输出的每种结果分别具有唯一ID。

可选的，所述服务器端包括文件存储模块，文件存储模块被配置用于将对应不同工程的程序源码和配置数据存储至不同的文件存储区，且程序源码与配置数据分离存储。

可选的，所述可视化软件开发系统基于springboot开发，采用maven进行jar包的项目管理，可视化软件开发系统的使用包括步骤：

（1）在springboot项目中键入命令mvn clean install，将整个项目进行编译、打包；

（2）找到mvn本地仓库地址，在mvn本地仓库地址中，将编译的jar包拷贝到服务器中；

（3）键入java命令“nohup java -jar xxx.jar &”命令启动系统；

（4）键入linux命令“tail -f xxx.log”，当看到“INFO 27136 --- [main]com.ict.sass.WebIdeApplication: Started WebIdeApplication in 4.308 seconds(JVM running for 5.349)”日志输出时，说明系统启动成功。

第二方面，本发明提供一种基于前述可视化软件开发系统的软件开发方法，由服务器端执行，包括：

获取客户端发出的建立连接请求，所述建立连接请求由客户端在启动运行于浏览器上的集成开发环境后向服务器端发出；

响应于接收到所述建立连接请求，调用预设的建立连接处理接口，与客户端之间建立websocket连接通道，向客户端返回连接通道信息；

接收客户端发出的程序编辑请求，所述程序编辑请求由客户端在接收到用户输入的程序数据或编辑处理信息后向服务器端发出；

响应于接收到所述程序编辑请求，获取客户端接收到的程序数据以及编辑处理信息，根据编辑处理信息，调用预设的程序编辑处理接口对程序进行编辑，向客户端返回编辑后的程序；

接收客户端发出的程序编译请求，所述程序编译请求由客户端在接收到用户输入的程序编译指令时向服务器端发出；

响应于接收到所述程序编译请求，调用预设的程序编译处理接口，对完成编辑的程序数据进行编译处理，并将编译完成的程序发送至超导计算机模拟器；

获取超导计算机模拟器运行所述编译完成的程序所输出的运行结果，将所述运行结果转发至客户端输出。

客户端对运行结果的输出可为展示于集成开发环境的界面上，使得软件开发人员更直观的获得编译运行结果。

有益效果

本发明首次提出一种应用于超导计算机的可视化软件开发系统，能够实现基于高级编程语言的超导应用程序的可视化编辑交互，支持超导应用程序开发、编译、运行，支持超导CPU的流水线结构、寄存器文件结构、运算部件、访存部件等的参数可配置，能够极大地提高超导CPU设计验证效率，方便更直观和有效地评估不同的超导CPU结构的性能指标。

同时，本发明的可视化软件系统，利用web IDE实现，实际运行在服务器上，客户端只需通过浏览器就能使用以实现超导计算机应用程序的编写、编译等开发工作，对客户端的操作系统无要求。

附图说明

图1所示为本发明可视化软件开发系统的一种实施例架构示意图；

图2所示为本发明软件开发方法中的程序编译流程示意图。

具体实施方式

本发明的技术构思为：基于WEB IDE实现可视化的软件编辑交互的系统，为用户提供方便进行超导计算机应用软件开发的可视交互平台，通过浏览器接收用户输入的软件编辑数据或指令，在服务器端实现程序的编辑、编译以及配置和相关进程的管理，并通过模拟超导计算机的特性实现超导计算机模拟器，使得编译完成的程序能够在超导计算机模拟器中试运行，实现不同超导应用程序的结果展示，提升超导CPU应用程序开发及验证的效率。

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

实施例1

本实施例介绍一种应用于超导计算机的可视化软件开发系统，结合图1和图2所示，系统包括客户端、服务器端和超导计算机模拟器；

客户端通过人机接口向用户提供运行于浏览器上的web IDE集成开发环境，集成开发环境包括模拟器配置模块和程序开发模块；模拟器配置模块被配置用于接收用户输入的超导计算机配置参数，转发至服务器端；程序开发模块被配置用于为用户提供超导计算机程序开发接口，接收用户输入的程序数据和开发指令，向服务器端发送建立连接请求，以及根据开发指令向服务器端发送程序编辑请求或程序编译请求；

服务器端被配置用于：接收客户端转发的超导计算机配置参数，根据超导计算机配置参数对超导计算机模拟器进行配置，以及，接收客户端发出的建立连接请求、程序编辑请求或程序编译请求：响应于接收到所述建立连接请求，向客户端返回通信连接通道信息；响应于接收到所述程序编辑请求，获取客户端接收到的程序数据以及编辑处理信息，向客户端返回编辑后的程序；响应于接收到所述程序编译请求，对完成编辑的程序数据进行编译处理，并将编译完成的程序发送至超导计算机模拟器；

超导计算机模拟器用于运行所述编译完成的程序，将运行结果发送至服务器端，服务器端将所述运行结果转发至客户端输出。

本实施例中，超导计算机模拟器运行于与服务器端相独立的计算机中。客户端与服务器端之间通过websocket接口连接通信，服务器端与超导计算机模拟器之间通过PCIE接口通信。

超导计算机模拟器通过软件模拟超导计算机的CPU结构特征、运行特征等，各特征参数能够支持用户通过客户端集成开发环境中的模拟器配置模块进行配置。该模拟的特定配置的超导计算机能够更好的配合超导计算机应用程序的开发，并方便超导CPU结构评估和性能调参，提高超导CPU的设计验证效率。集成开发环境平台界面上设有对应超导计算机模拟器配置功能的标签，用户可直接点击后进行配置参数的设置，配置指令发出后，服务器端调用PCIE接口对超导计算机模拟器进行配置。可用于对比分析不同的CPU结构参数对应的性能指标，以指导超导CPU的设计改进和优化

参考图1，本实施例中客户端的集成开发环境平台的程序开发模块除通常IDE已包含的菜单项以及前述已经介绍的功能之外，还设置以下功能。

（1）文件树功能，本实施例对用户的右键点击动作进行监听，在用户右键点击集成开发环境界面上的文件时，以树形结构显示被点击文件所关联的功能列表。例如右键点击main.c文件，会出现与main.c文件相关的一些操作，如复制、粘贴、剪切、删除、重命名等。

（2）程序编辑器具有语法高亮、自动语法对齐、关闭自动保存、搜索功能。其中搜索功能可以把找到的功能以相同的颜色高亮显示，最多支持五种颜色，便于对比、分析、筛选以观察数据。

（3）支持linux终端，点击顶部菜单栏Terminal，在弹出的菜单中选择NewTerminal，能够打开一个终端运行输入的命令。

（4）插件窗口，用于扩展可视化软件开发系统的功能。例如，可集成图片插件功能，使用该插件进行选择、导出、裁剪、浏览、存入相册等一系列针对图片的操作。

本实施例的服务器端所涉及的内容主要包括服务进程、文件存储、系统执行环境三部分，每部分的功能描述如下。

（1）服务进程提供代码管理、编译管理、运行管理、插件管理、断点调试、终端服务、异步消息，模拟器管理等功能。对于断点调试和代码运行等持续性输出接口，服务进程会和客户端建立tcp长连接通道，通过websocket协议，持续向客户端推送调试结果和运行的输出结果。对于需要执行的操作，服务进程会统一调用系统可执行文件来完成。

（2）文件存储用于保存工程源码和配置信息，其中源码和配置分离存储，同时为便于实现工程迁移，为每一个工程建立独立的文件存储区，存储源码和配置信息。

（3）系统执行环境：根据客户端的配置信息，查询相关命令，完成调用。对于一次调用的命令，调用即时完成；对于有持久输出的命令，服务进程和系统执行环境之间建立tcp通道，持续获取执行的输出结果。由于输出结果较多，本发明为每个输出建立独立的ID。

本实施例中，由于WEB IDE的后台运行在服务器上，客户端只要有浏览器就能使用，无需安装，运行速度也不对客户端产生性能的影响，可更加方便直观的实现超导应用程序开发、编译、运行。

本发明的可视化软件开发系统在应用时，主要流程步骤如下：

第一步，准备超导计算机原型系统WEB IDE软件开发环境：

。

第二步，因为整个项目是基于springboot boot开发的，采用maven进行jar包的项目管理：

先在springboot项目中键入命令mvn clean install，将整个项目进行编译，打包；

然后找到mvn本地仓库地址，在mvn本地仓库地址中，将编译的jar包拷贝到部署服务器中；

然后键入java命令“nohup java -jar xxx.jar &”命令启动系统；

然后键入linux命令“tail -f xxx.log”，当看到“INFO 27136 --- [main]com.ict.sass.WebIdeApplication: Started WebIdeApplication in 4.308 seconds(JVM running for 5.349)”日志输出时候显示启动成功。

第三步，通过操作界面，用户可点击创建新工程按钮，创建一个超导应用程序项目，然后可对整个项目的带有main 函数的工程进行编辑，对超导计算机的算法源代码进行开发、调试等操作。如在目录下已经新建文件main.c，系统可支持对main.c的代码编辑和语法高亮功能，修改的代码会自动保存。客户端与服务器端之间通过websocket 接口进行交互，实现对超导源代码进行实时编辑、修改、调测。

第四步，通过操作界面，用户可点击编译程序按钮，调用预设的内置函数编译整个新建的项目工程。

最后，超导计算机模拟器运行编译好的文件，将运行结果返回至服务器端，服务器端再将运行结果返回至客户端操作界面上。服务器端可通过Restful协议读取超导PCIE 接口数据，将超导实时信息展现给客户端web页面。通过调用PCIE写入接口，可将数据实时写入超导计算机模拟器里面，通过调用PCIE修改程序可对超导程序进行修改，通过PCIE删除接口，可对超导程序部分数据进行删除。

实施例2

本实施例介绍基于实施例1中可视化软件开发系统的软件开发方法，由服务器端执行，包括：

获取客户端发出的建立连接请求，所述建立连接请求由客户端在启动运行于浏览器上的集成开发环境后向服务器端发出；

响应于接收到所述建立连接请求，调用预设的建立连接处理接口，与客户端之间建立websocket连接通道，向客户端返回连接通道信息；

接收客户端发出的程序编辑请求，所述程序编辑请求由客户端在接收到用户输入的程序数据或编辑处理信息后向服务器端发出；

响应于接收到所述程序编辑请求，获取客户端接收到的程序数据以及编辑处理信息，根据编辑处理信息，调用预设的程序编辑处理接口对程序进行编辑，向客户端返回编辑后的程序；

接收客户端发出的程序编译请求，所述程序编译请求由客户端在接收到用户输入的程序编译指令时向服务器端发出；

响应于接收到所述程序编译请求，调用预设的程序编译处理接口，对完成编辑的程序数据进行编译处理，并将编译完成的程序发送至超导计算机模拟器；

获取超导计算机模拟器运行所述编译完成的程序所输出的运行结果，将所述运行结果转发至客户端输出。

客户端对运行结果的输出可为展示于集成开发环境的界面上，使得软件开发人员更直观的获得编译运行结果。

综上实施例，本发明能够解决超导计算机原型系统算法应用开发和调试中效率低下、技术复杂、维护困难等问题。且能够支持超导CPU模拟器的流水线结构、寄存器文件结构、运算部件、访存部件等的参数配置，能够极大地提高超导CPU设计验证效率。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种应用于超导计算机的可视化软件开发系统，其特征是，包括客户端、服务器端和超导计算机模拟器；

所述客户端通过人机接口向用户提供运行于浏览器上的集成开发环境，所述集成开发环境包括模拟器配置模块和程序开发模块；所述模拟器配置模块被配置用于接收用户输入的超导计算机配置参数，转发至服务器端；所述程序开发模块被配置用于为用户提供超导计算机程序开发接口，接收用户输入的程序数据和开发指令，向服务器端发送建立连接请求，以及根据开发指令向服务器端发送程序编辑请求或程序编译请求；

所述服务器端被配置用于：接收客户端转发的超导计算机配置参数，根据超导计算机配置参数对超导计算机模拟器进行配置，以及，接收客户端发出的建立连接请求、程序编辑请求或程序编译请求：响应于接收到所述建立连接请求，向客户端返回通信连接通道信息；响应于接收到所述程序编辑请求，获取客户端接收到的程序数据以及编辑处理信息，向客户端返回编辑后的程序；响应于接收到所述程序编译请求，对完成编辑的程序数据进行编译处理，并将编译完成的程序发送至超导计算机模拟器；

所述超导计算机模拟器用于运行所述编译完成的程序，将运行结果发送至服务器端，服务器端将所述运行结果转发至客户端输出。

2.根据权利要求1所述的应用于超导计算机的可视化软件开发系统，其特征是，所述超导计算机模拟器运行于服务器端或者运行于独立的计算机中。

3.根据权利要求1所述的应用于超导计算机的可视化软件开发系统，其特征是，所述客户端被配置为对用户的右键点击动作进行监听，在用户右键点击集成开发环境界面上的文件时，以树形结构显示被点击文件所关联的功能列表。

4.根据权利要求1所述的应用于超导计算机的可视化软件开发系统，其特征是，所述客户端集成开发环境的程序开发模块，被配置为对用户输入的程序语言中的预设语法关键词进行高亮显示，且对于每种语法关键词分别采用一种颜色进行高亮显示。

5.根据权利要求1所述的应用于超导计算机的可视化软件开发系统，其特征是，所述客户端与服务器端之间通过websocket接口连接通信，服务器端与超导计算机模拟器之间通过PCIE接口通信。

6.根据权利要求5所述的应用于超导计算机的可视化软件开发系统，其特征是，在断点调试或代码运行时，服务器端与客户端之间建立tcp长连接通道，服务器端通过tcp长连接通道，基于websocket协议，持续向客户端推送调试结果或代码运行结果。

7.根据权利要求5所述的应用于超导计算机的可视化软件开发系统，其特征是，服务器端与超导计算机模拟器之间通过建立tcp长连接通道，传输超导计算机模拟器运行编译后软件的运行结果或者调试结果；超导计算机模拟器输出的每种结果分别具有唯一ID。

8.根据权利要求1所述的应用于超导计算机的可视化软件开发系统，其特征是，所述服务器端包括文件存储模块，文件存储模块被配置用于将对应不同工程的程序源码和配置数据存储至不同的文件存储区，且程序源码与配置数据分离存储。

9.根据权利要求1所述的应用于超导计算机的可视化软件开发系统，其特征是，所述可视化软件开发系统基于springboot开发，采用maven 进行 jar包的项目管理，可视化软件开发系统的使用包括步骤：

（1）在springboot项目中键入命令mvn clean install，将整个项目进行编译、打包；

（2）找到mvn本地仓库地址，在mvn本地仓库地址中，将编译的jar包拷贝到服务器中；

（3）键入java命令“nohup java -jar xxx.jar &”命令启动系统；

（4）键入linux命令“tail -f xxx.log”，当看到“INFO 27136 --- [main]com.ict.sass.WebIdeApplication: Started WebIdeApplication in 4.308 seconds(JVM running for 5.349)”日志输出时，说明系统启动成功。

10.一种基于前述可视化软件开发系统的软件开发方法，由服务器端执行，其特征是，包括：

获取客户端发出的建立连接请求，所述建立连接请求由客户端在启动运行于浏览器上的集成开发环境后向服务器端发出；

响应于接收到所述建立连接请求，调用预设的建立连接处理接口，与客户端之间建立websocket连接通道，向客户端返回连接通道信息；

接收客户端发出的程序编辑请求，所述程序编辑请求由客户端在接收到用户输入的程序数据或编辑处理信息后向服务器端发出；

响应于接收到所述程序编辑请求，获取客户端接收到的程序数据以及编辑处理信息，根据编辑处理信息，调用预设的程序编辑处理接口对程序进行编辑，向客户端返回编辑后的程序；

接收客户端发出的程序编译请求，所述程序编译请求由客户端在接收到用户输入的程序编译指令时向服务器端发出；

响应于接收到所述程序编译请求，调用预设的程序编译处理接口，对完成编辑的程序数据进行编译处理，并将编译完成的程序发送至超导计算机模拟器；

获取超导计算机模拟器运行所述编译完成的程序所输出的运行结果，将所述运行结果转发至客户端输出。

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