基于SMP機群的層次化編程模型的設(shè)計及實現(xiàn).pdf

1、隨著并行計算技術(shù)的不斷發(fā)展,并行計算機的硬件體系結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出多樣性,但主要以大規(guī)模并行處理機系統(tǒng)和機群系統(tǒng)為主。近年來,對稱多處理機 SMP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在機群中被廣泛采用。由多個 SMP系統(tǒng)互連構(gòu)成的SMP機群正成為并行計算機的主流,因此設(shè)計一種適合該結(jié)構(gòu)的編程模型顯得尤為重要。
　　本文首先介紹了并行計算機和并行編程模型的發(fā)展背景,并闡明了研究的意義及主要工作。隨后介紹了一種基于并行計算機體系結(jié)構(gòu)的分類方法:Flynn分類法,并分析

2、了幾種當(dāng)代流行的并行計算機系統(tǒng)。本文重點研究了機群系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)相對于其他系統(tǒng)的優(yōu)勢,以及機群在高性能計算領(lǐng)域中的重要性。然后給出了SMP機群的體系結(jié)構(gòu),從SMP機群的體系結(jié)構(gòu)中我們可以看出它既具有機群系統(tǒng)易擴展的優(yōu)勢又克服了SMP系統(tǒng)可擴展性差的缺點,其次它具備節(jié)點內(nèi)共享存儲和節(jié)點間分布存儲的層次結(jié)構(gòu),可以很好的利用共享存儲編程模型和分布存儲編程模型。
　　并行編程模型是并行計算的基礎(chǔ),也是并行硬件與內(nèi)存體系結(jié)構(gòu)層上的抽象概

3、念。本文介紹了兩種傳統(tǒng)的并行編程模型:共享存儲編程模型和分布存儲編程模型,及其實現(xiàn)標準。重點研究了OpenMP編程模型,MPI并行編程以及數(shù)據(jù)并行編程。提出了一種基于 SMP機群的層次化并行編程模型,并給出了該層次化編程模型的結(jié)構(gòu),OpenMP+MPI層次化編程模型的實現(xiàn),粗細粒度并行的含義,以及該模型的優(yōu)勢。在一定情況下,層次化編程模型要優(yōu)于單一并行編程模型。
　　本文實現(xiàn)了計算p和并行分塊矩陣相乘的MPI和 OpenMP+MP

4、I并行編程程序設(shè)計,優(yōu)化了計算p的層次化編程程序,提高了其并行執(zhí)行效率。在曙光 TC5000機群系統(tǒng)上實現(xiàn)了計算p和并行分塊矩陣相乘的兩種編程模型的測試。通過測試數(shù)據(jù)的對比可以得出在 SMP機群上進行 OpenMP+MPI層次化并行編程要比單一并行編程模型的執(zhí)行效率高,并且隨著問題規(guī)模的增大,層次化編程模型的執(zhí)行效率越明顯。本文最后,對分塊矩陣相乘的OpenMP+MPI層次化并行編程模型的優(yōu)化以及其他模式的層次化并行編程模型進行了展望。