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In typed functional programming there is often the need for combining pure and monadic (or other effectful) computations, but the required lifting must be done manually by the programmer and may result in cluttered code. This thesis explores ways to allow the compiler to perform this task automat- ically. Several possible approaches are described, where the final one reduces the task to solving a system of linear diophantine equations. Apart from monads, the described method is also considered for the case of applicative functors as another abstraction to represent effectful operations. 1

Este trabalho teve como finalidade a implementação de um método para a paralelização parcial de programas, escritos na linguagem funcional, SISAL utilizando as bibliotecas do padrão MPI (Message Passing Interface). Para tal, propusemos a transformação dos programas SISAL através do particionamento do loop paralelo forall, através do método de particionamento slice e a utilização do modelo de implementação do paralelismo SPMD (Single Program Multiple Data) no estilo de programas mestre/escravo. A validação de nossa proposta foi obtida através da realização de testes onde foram comparados os resultados obtidos com os programas originais e os programas com as alterações propostas / This work describes a method for the partial parallelization of SISAL programs into programs with calls to MPI routines. We focused on the parallelization of the forall loop (through slicing of the index range). The generated code is a master/slave SPMD program. The work was validated through the compilation of some simple SISAL programs and comparison of the results with an unmodified version

Multi-core systems have become commonplace, however, theorem provers often do not take advantage of the additional computing resources in an interactive setting. This research explores automatically using these additional resources to lessen the delay between when users submit conjectures to the theorem prover and when they receive feedback from the prover that is useful in discovering how to successfully complete the proof of a particular theorem. This research contributes mechanisms that permit applicative programs to execute in parallel while simultaneously preparing these programs for verification by a semi-automatic reasoning system. It also contributes a parallel version of an automated theorem prover, with management of user interaction issues, such as output and how inherently single-threaded, user-level proof features can be configured for use with parallel computation. Finally, this dissertation investigates the types of proofs that are amenable to parallel execution. This investigation yields the result that almost all proof attempts that require a non-trivial amount of time can benefit from parallel execution. Proof attempts executed in parallel almost always provide the aforementioned feedback sooner than if they executed serially, and their execution time is often significantly reduced. / text

Este trabalho teve como finalidade a implementação de um método para a paralelização parcial de programas, escritos na linguagem funcional, SISAL utilizando as bibliotecas do padrão MPI (Message Passing Interface). Para tal, propusemos a transformação dos programas SISAL através do particionamento do loop paralelo forall, através do método de particionamento slice e a utilização do modelo de implementação do paralelismo SPMD (Single Program Multiple Data) no estilo de programas mestre/escravo. A validação de nossa proposta foi obtida através da realização de testes onde foram comparados os resultados obtidos com os programas originais e os programas com as alterações propostas / This work describes a method for the partial parallelization of SISAL programs into programs with calls to MPI routines. We focused on the parallelization of the forall loop (through slicing of the index range). The generated code is a master/slave SPMD program. The work was validated through the compilation of some simple SISAL programs and comparison of the results with an unmodified version

Este trabalho descreve técnicas de análise estática de compilação baseadas na álgebra e programação linear que buscam otimizar a distribuição de loops forall e array em programas escritos na linguagem S/SAL visando à execução em máquinas paralelas de memória distribuídas. Na fase de alinhamento, nós trabalhamos com o alinhamento de hiperplanos onde objetivo é tentar encontrar as porções dos diferentes arrays que necessitam ser distribuídas juntas. Na fase de divisão, que tenta quebrar em partes independente dados e computações, nós usamos duas funções afins, a função de decomposição de dados e a função de decomposição de computação. A última fase, o mapeamento, distribui os elementos de computação nos elementos de processamento usando um conjunto de inequações. As técnicas foram implementadas num compilador SISAL, mas pode ser usada sem mudanças em outras linguagens de associação simples e com a adição de análise de dependências pode ser usada em linguagens imperativas. / This work describes static compiler analysis techniques based on linear algebra and linear programming for optimizing the distribution of forall loops and of array elements in programs written in the SISAL programming language for distributed memory parallel machines. In the alignment phase, attempt is made in the identification of portions of different arrays that need to be distributed jointly by means of alignment of hyperplanes. In the partitioning phase, effort is made in breaking as even possible the computation and pertinent data in independent parts, by means of using related functions: the data decomposition function and the computation decomposition function. The last phase is dedicated to the mapping, which comprises the distribution of the elements of computation into the existing processing elements by means of a set of inequations. These techniques are being implemented in a SISAL compiler, but can be also used without changes by means of other single assignment languages or, with the addition of dependency analysis when using other set of languages, as well.

o objetivo deste trabalho é apresentar a implementação em Java de uma máquina abstrata para execução distribuída de programas funcionais. Mostra-se como as facilidades da linguagem Java foram utilizadas para a implementação de uma linguagem funcional paralela que roda os programas funcionais de forma distribuída em uma rede de computadores. Linguagens Funcionais geralmente são implementadas usando uma máquina abstrata para a execução dos programas. Essas máquinas são usualmente máquinas de redução de grafos. Para se rodar os programas funcionais na máquina virtual Java implementou-se a máquina de redução de grafos G-Machine em Java. Nesta dissertação, apresenta-se inicialmente a implementação da G-Machine em Java, realizada como primeira etapa do trabalho e discute-se a abordagem utilizada para essa implementação. Mostra-se em seguida, como os programas funcionais podem ser compilados para rodar nessa G-Machine. Na segunda etapa do trabalho, modifica-se o sistema implementado para permitir a execução distribuída dos programas funcionais. Finalmente apresenta-se uma avaliação de desempenho e mostra-se possíveis trabalhos futuros. / The objective of this work is to present the implementation in the Java language of an abstract machine for distributed execution of functional programs. We show how the Java facilities were used to implement a parallel functional programming language with a distributed runtime system. Functional Languages are usually implemented using an abstract machine to execute programs. These abstract machines are usually graph reduction machines. To mn the functional programs on the Java Virtual Machine we have implemented the G-Machine graph reduction machine in Java. In this text, we first present the implementation of the G-Machine in J ava, and discuss its implementation. Then we show how this implementation was modified to allow distributed execution of functional programs. Finally some benchmarks, possible future works and conclusions are presented.

o objetivo deste trabalho é apresentar a implementação em Java de uma máquina abstrata para execução distribuída de programas funcionais. Mostra-se como as facilidades da linguagem Java foram utilizadas para a implementação de uma linguagem funcional paralela que roda os programas funcionais de forma distribuída em uma rede de computadores. Linguagens Funcionais geralmente são implementadas usando uma máquina abstrata para a execução dos programas. Essas máquinas são usualmente máquinas de redução de grafos. Para se rodar os programas funcionais na máquina virtual Java implementou-se a máquina de redução de grafos G-Machine em Java. Nesta dissertação, apresenta-se inicialmente a implementação da G-Machine em Java, realizada como primeira etapa do trabalho e discute-se a abordagem utilizada para essa implementação. Mostra-se em seguida, como os programas funcionais podem ser compilados para rodar nessa G-Machine. Na segunda etapa do trabalho, modifica-se o sistema implementado para permitir a execução distribuída dos programas funcionais. Finalmente apresenta-se uma avaliação de desempenho e mostra-se possíveis trabalhos futuros. / The objective of this work is to present the implementation in the Java language of an abstract machine for distributed execution of functional programs. We show how the Java facilities were used to implement a parallel functional programming language with a distributed runtime system. Functional Languages are usually implemented using an abstract machine to execute programs. These abstract machines are usually graph reduction machines. To mn the functional programs on the Java Virtual Machine we have implemented the G-Machine graph reduction machine in Java. In this text, we first present the implementation of the G-Machine in J ava, and discuss its implementation. Then we show how this implementation was modified to allow distributed execution of functional programs. Finally some benchmarks, possible future works and conclusions are presented.

Este trabalho descreve técnicas de análise estática de compilação baseadas na álgebra e programação linear que buscam otimizar a distribuição de loops forall e array em programas escritos na linguagem S/SAL visando à execução em máquinas paralelas de memória distribuídas. Na fase de alinhamento, nós trabalhamos com o alinhamento de hiperplanos onde objetivo é tentar encontrar as porções dos diferentes arrays que necessitam ser distribuídas juntas. Na fase de divisão, que tenta quebrar em partes independente dados e computações, nós usamos duas funções afins, a função de decomposição de dados e a função de decomposição de computação. A última fase, o mapeamento, distribui os elementos de computação nos elementos de processamento usando um conjunto de inequações. As técnicas foram implementadas num compilador SISAL, mas pode ser usada sem mudanças em outras linguagens de associação simples e com a adição de análise de dependências pode ser usada em linguagens imperativas. / This work describes static compiler analysis techniques based on linear algebra and linear programming for optimizing the distribution of forall loops and of array elements in programs written in the SISAL programming language for distributed memory parallel machines. In the alignment phase, attempt is made in the identification of portions of different arrays that need to be distributed jointly by means of alignment of hyperplanes. In the partitioning phase, effort is made in breaking as even possible the computation and pertinent data in independent parts, by means of using related functions: the data decomposition function and the computation decomposition function. The last phase is dedicated to the mapping, which comprises the distribution of the elements of computation into the existing processing elements by means of a set of inequations. These techniques are being implemented in a SISAL compiler, but can be also used without changes by means of other single assignment languages or, with the addition of dependency analysis when using other set of languages, as well.