多核環(huán)境下矩陣庫設計與優(yōu)化.pdf

1、分類號——UDC密級學校代碼lQ壘窆2武多萎理歹大潭學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割鏊撞學位盛指導教師單位名稱盍墊墨墨盤堂郵編430070申請學位級別亟學科專業(yè)名稱鹽笠扭盤堂魚墊盔論文提交日期2Q!!生壘旦論文答辯日期2Qll生旦學位授予單位盍婆壟三盤鱟學位授予日期答辯委員會主席魚鲞評閱

2、人復壘墾囊暴次2011年4月摘要自1946年計算機問世以來，數值計算一直是計算機應用的主要領域之一，它已經廣泛應用到人類生產與生活的各個方面，矩陣運算是數值計算最基本和經常使用的運算之一，它是數值計算的一個基礎，提高矩陣運算的性能則顯得更為重要。本文把矩陣運算與多核、并行聯系起來，并分別從矩陣庫的設計，矩陣庫的并行化以及多核環(huán)境下矩陣庫運算的優(yōu)化三個方面闡述了矩陣庫的實現，具體內容如下：(1)矩陣庫的設計先在完成功能、運算需求、可維護性

3、、面向對象、并行化等方面確定了矩陣庫的設計原則；然后結合矩陣的數學定義、C的特點和以后程序擴充的需要的基礎上，給出了矩陣庫的組織結構，并在MicrosoftVisualC2008ExpressEdition平臺上完成矩陣庫的設計方案，最后在文中給出矩陣行列式求值的示例。(2)矩陣庫的并行研究在分析現有的消息傳遞模型、數據并行模型、共享存儲并行編程模型三種并行模型之后，通過比較重點介紹了一種面向共享內存的多處理器多線程并行程序語言—ope

4、nMP，并對OpenMP指令、庫函數和并行化的循環(huán)選取原則作了介紹。然后在MicrosoftVisualC2008ExpressEdition平臺上用OpenMP并行機制對設計好的矩陣庫串行程序實施并行化。同時，給出了矩陣行列式求值的并行化處理示例。(3)利用IntelVTune進行優(yōu)化在介紹現有的一些優(yōu)化工具之后，重點介紹了英特爾公司針對英特爾多核處理器開發(fā)的IntelVTune優(yōu)化工具，然后在上述平臺下用IntelVTune優(yōu)化工具

5、對并行處理后的矩陣庫進行程序分析，采集大量分析數據，以得到各種因素對運算效率的影響，并對算法進一步分析和改進。(4)根據本文給出的矩陣庫的中的矩陣的構造、矩陣的加減乘除運算、矩陣相等、矩陣轉置、判斷矩陣對稱、判斷矩陣對稱正定、一般矩陣的秩、求逆矩陣、求對稱正定矩陣逆、求托伯利茲矩陣逆等運算，在現有的軟硬件平臺上完成了串行、并行、優(yōu)化后不同方面的對比實驗。通過對矩陣各種基本操作的應用和對輸出結果的分析，計算結果準確，程序基本達到矩陣基本運