多核環(huán)境下矩陣庫(kù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、分類(lèi)號(hào)——UDC密級(jí)學(xué)校代碼lQ壘窆2武多萎理歹大潭學(xué)位論文題目多壟塹境王塹隆莊遮鹽墨垡垡英文DesignandOptimizationofMatrixLibrary題目BasedonMultiCore研究生姓名監(jiān)金璽一姓名塞坐生職稱(chēng)割鏊撞學(xué)位盛指導(dǎo)教師單位名稱(chēng)盍墊墨墨盤(pán)堂郵編430070申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別亟學(xué)科專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)鹽笠扭盤(pán)堂魚(yú)墊盔論文提交日期2Q!!生壘旦論文答辯日期2Qll生旦學(xué)位授予單位盍婆壟三盤(pán)鱟學(xué)位授予日期答辯委員會(huì)主席魚(yú)鲞評(píng)閱

2、人復(fù)壘墾囊暴次2011年4月摘要自1946年計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，數(shù)值計(jì)算一直是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用到人類(lèi)生產(chǎn)與生活的各個(gè)方面，矩陣運(yùn)算是數(shù)值計(jì)算最基本和經(jīng)常使用的運(yùn)算之一，它是數(shù)值計(jì)算的一個(gè)基礎(chǔ)，提高矩陣運(yùn)算的性能則顯得更為重要。本文把矩陣運(yùn)算與多核、并行聯(lián)系起來(lái)，并分別從矩陣庫(kù)的設(shè)計(jì)，矩陣庫(kù)的并行化以及多核環(huán)境下矩陣庫(kù)運(yùn)算的優(yōu)化三個(gè)方面闡述了矩陣庫(kù)的實(shí)現(xiàn)，具體內(nèi)容如下：(1)矩陣庫(kù)的設(shè)計(jì)先在完成功能、運(yùn)算需求、可維護(hù)性

3、、面向?qū)ο?、并行化等方面確定了矩陣庫(kù)的設(shè)計(jì)原則；然后結(jié)合矩陣的數(shù)學(xué)定義、C的特點(diǎn)和以后程序擴(kuò)充的需要的基礎(chǔ)上，給出了矩陣庫(kù)的組織結(jié)構(gòu)，并在MicrosoftVisualC2008ExpressEdition平臺(tái)上完成矩陣庫(kù)的設(shè)計(jì)方案，最后在文中給出矩陣行列式求值的示例。(2)矩陣庫(kù)的并行研究在分析現(xiàn)有的消息傳遞模型、數(shù)據(jù)并行模型、共享存儲(chǔ)并行編程模型三種并行模型之后，通過(guò)比較重點(diǎn)介紹了一種面向共享內(nèi)存的多處理器多線程并行程序語(yǔ)言—ope

4、nMP，并對(duì)OpenMP指令、庫(kù)函數(shù)和并行化的循環(huán)選取原則作了介紹。然后在MicrosoftVisualC2008ExpressEdition平臺(tái)上用OpenMP并行機(jī)制對(duì)設(shè)計(jì)好的矩陣庫(kù)串行程序?qū)嵤┎⑿谢Ｍ瑫r(shí)，給出了矩陣行列式求值的并行化處理示例。(3)利用IntelVTune進(jìn)行優(yōu)化在介紹現(xiàn)有的一些優(yōu)化工具之后，重點(diǎn)介紹了英特爾公司針對(duì)英特爾多核處理器開(kāi)發(fā)的IntelVTune優(yōu)化工具，然后在上述平臺(tái)下用IntelVTune優(yōu)化工具

5、對(duì)并行處理后的矩陣庫(kù)進(jìn)行程序分析，采集大量分析數(shù)據(jù)，以得到各種因素對(duì)運(yùn)算效率的影響，并對(duì)算法進(jìn)一步分析和改進(jìn)。(4)根據(jù)本文給出的矩陣庫(kù)的中的矩陣的構(gòu)造、矩陣的加減乘除運(yùn)算、矩陣相等、矩陣轉(zhuǎn)置、判斷矩陣對(duì)稱(chēng)、判斷矩陣對(duì)稱(chēng)正定、一般矩陣的秩、求逆矩陣、求對(duì)稱(chēng)正定矩陣逆、求托伯利茲矩陣逆等運(yùn)算，在現(xiàn)有的軟硬件平臺(tái)上完成了串行、并行、優(yōu)化后不同方面的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)矩陣各種基本操作的應(yīng)用和對(duì)輸出結(jié)果的分析，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，程序基本達(dá)到矩陣基本運(yùn)