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文檔簡介
1、隨著工程科學(xué)領(lǐng)域?qū)Ω咝阅苡嬎阈枨蟮募觿?,科學(xué)計算的規(guī)模迅速膨脹。例如軍事、能源、醫(yī)學(xué)、生物、氣象和人工智能等領(lǐng)域需要更加快速有效的計算能力。傳統(tǒng)的串行計算無法滿足超級計算的需求,網(wǎng)絡(luò)并行計算發(fā)展起來。
伴隨著并行計算的發(fā)展,出現(xiàn)了服務(wù)于并行計算的支撐平臺,如MPI、PVM等。這些平臺都提供了用以實現(xiàn)并行計算基本功能的API接口,開發(fā)人員通過調(diào)用這些平臺提供的函數(shù)進行并行程序開發(fā)。但這些平臺的共同特點是應(yīng)用接口復(fù)雜,需開發(fā)人員熟
2、練掌握,對開發(fā)人員的要求較高,開發(fā)效率低下,容錯性差,復(fù)用率低下,進而導(dǎo)致并行計算發(fā)展緩慢。
由于并行程序在分析和設(shè)計時要考慮到任務(wù)分配、數(shù)據(jù)劃分、進程間的通信和同步等底層問題,同時要求開發(fā)人員熟練掌握支撐平臺提供的復(fù)雜函數(shù)來完成數(shù)據(jù)劃分和進程通信。這使得并行程序開發(fā)較之串行程序更有難度,開發(fā)人員對并行編程思想的不熟悉也是造成并行編程發(fā)展緩慢的原因之一。
本文提出的并行函數(shù)庫是在MPI提供的函數(shù)接口的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。M
3、PI是一個相對比較成熟的標(biāo)準(zhǔn),幾乎所有并行計算機制造商都對其提供支持,一個正確的MPI程序可直接在任何并行機上運行。該并行函數(shù)庫在MPI的基礎(chǔ)上進行了封裝及擴展,設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于MPI的、應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)的、提供了較全面的應(yīng)用接口的并行函數(shù)庫。
該并行函數(shù)庫通過分析MPI中主從結(jié)構(gòu)的并行編程模式和并行計算中較常用到的并行算法提出的、面向數(shù)組計算領(lǐng)域、具有面向?qū)ο筇卣鞯牟⑿兴惴◣?。該庫提供了常用的典型?shù)值并行算法的封裝函數(shù),
4、為開發(fā)人員提供高層次的并行程序接口。
為了使開發(fā)的并行函數(shù)庫更為結(jié)構(gòu)化,該庫采用了層次式體系結(jié)構(gòu)的思想。并行函數(shù)庫被按照功能不同劃分為四個層次:基礎(chǔ)支撐層、消息通信層、數(shù)據(jù)劃分層和應(yīng)用接口層。其中,應(yīng)用接口層為該并行函數(shù)庫的最高層,為開發(fā)人員提供直接調(diào)用的接口。應(yīng)用接口層是基于基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)劃分層和消息通信層實現(xiàn)的,而基礎(chǔ)支撐層、消息通信層和數(shù)據(jù)劃分層則完成了并行函數(shù)庫的基礎(chǔ)構(gòu)建。
最后通過實驗證明,使用該并行函數(shù)
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