朱衣河水質(zhì)演變數(shù)值模擬并行化程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在研究河流、海洋等水體環(huán)境時(shí)多采用數(shù)值模擬的方式來模擬水質(zhì)演變過程。為了保證水質(zhì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要選擇廣闊的計(jì)算區(qū)域并且研究水體中各種元素之間的關(guān)系和受外界條件的影響，因此水體環(huán)境中水質(zhì)演變過程的計(jì)算范圍大、復(fù)雜程度高，數(shù)值模擬結(jié)果的數(shù)據(jù)量龐大。而大多數(shù)的數(shù)值模擬過程是采用串行程序編寫的，這就導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)水體環(huán)境研究時(shí)的計(jì)算效率低下，具有一定的局限性，不能滿足人們的需求。
　　近幾年，高性能計(jì)算相關(guān)的軟硬件技術(shù)得到了長足

2、的發(fā)展，隨著對(duì)河流水質(zhì)研究的日趨重視，并行計(jì)算在河流水體環(huán)境研究中的應(yīng)用變得越來越廣泛。本文利用基于MPI的并行處理技術(shù)，對(duì)朱衣河水質(zhì)演變數(shù)值模擬程序進(jìn)行并行化處理，主要工作如下:
　　(1)通過對(duì)串行程序的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，確定可并行處理部分。
　　(2)將可并行處理部分合理劃分若干部分，采用基于MPI的阻塞通信技術(shù)對(duì)串行程序進(jìn)行并行化處理。
　　(3)利用基于MPI的非阻塞通信技術(shù)對(duì)串行程序進(jìn)行并行化處理，并通過使

3、用自定義數(shù)據(jù)類型，減少消息傳遞量和傳遞次數(shù)。
　　(4)對(duì)這兩種并行模式下的效率和加速比進(jìn)行可靠的分析，以提升數(shù)值模擬的計(jì)算性能。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用基于MPI并行技術(shù)對(duì)原程序并行化設(shè)計(jì)后的并行程序能夠有效降低運(yùn)行時(shí)間、提高運(yùn)行效率。與串行模式相比，阻塞模式和非阻塞模式分別可以使計(jì)算速度提高2.8倍和3.6倍，兩種方式的運(yùn)行速度、并行效率和加速比都得到了顯著提高，但是在非阻塞通信模式下具有更好的加速比和并行效率，程序運(yùn)行