基于SMP機(jī)群的層次化編程模型的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著并行計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展,并行計(jì)算機(jī)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(jī)系統(tǒng)和機(jī)群系統(tǒng)為主。近年來,對(duì)稱多處理機(jī) SMP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在機(jī)群中被廣泛采用。由多個(gè) SMP系統(tǒng)互連構(gòu)成的SMP機(jī)群正成為并行計(jì)算機(jī)的主流,因此設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本文重點(diǎn)研究了機(jī)群系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),以及機(jī)群在高性能計(jì)算領(lǐng)域中的重要性。然后給出了SMP機(jī)群的體系結(jié)構(gòu),從SMP機(jī)群的體系結(jié)構(gòu)中我們可以看出它既具有機(jī)群系統(tǒng)易擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)又克服了SMP系統(tǒng)可擴(kuò)展性差的缺點(diǎn),其次它具備節(jié)點(diǎn)內(nèi)共享存儲(chǔ)和節(jié)點(diǎn)間分布存儲(chǔ)的層次結(jié)構(gòu),可以很好的利用共享存儲(chǔ)編程模型和分布存儲(chǔ)編程模型。
　　并行編程模型是并行計(jì)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(chǔ)編程模型和分布存儲(chǔ)編程模型,及其實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。重點(diǎn)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(jī)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(shí)現(xiàn),粗細(xì)粒度并行的含義,以及該模型的優(yōu)勢(shì)。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(shí)現(xiàn)了計(jì)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(jì),優(yōu)化了計(jì)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(jī)群系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算p和并行分塊矩陣相乘的兩種編程模型的測(cè)試。通過測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比可以得出在 SMP機(jī)群上進(jìn)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(duì)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(jìn)行了展望。