本文選題：微處理器 + 并行計(jì)算系統(tǒng)的優(yōu)化��； 參考：《吉林師范大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與第一原理的應(yīng)用，模擬計(jì)算需要處理的數(shù)據(jù)量與日俱增，人類對(duì)計(jì)算能力的需求與芯片的發(fā)展速度已經(jīng)明顯的不匹配，僅通過提高單個(gè)處理器的運(yùn)算速度和采用傳統(tǒng)的串行計(jì)算技術(shù)已難以解決上述問題。為此基于微處理器計(jì)算系統(tǒng)及并行計(jì)算技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)也為我們提供了一種高速計(jì)算的解決方案。 由于大型的并行系統(tǒng)集群的價(jià)格十分昂貴，中小型的科研機(jī)構(gòu)無力承擔(dān)，因此利用普通微機(jī)處理器搭建并行計(jì)算平臺(tái)成為解決這一難題的有效手段�；谖⑻幚砥鞯牟⑿杏�(jì)算系統(tǒng)因其廉價(jià)、靈活易維護(hù)的特點(diǎn)逐漸應(yīng)用到模擬計(jì)算等多個(gè)領(lǐng)域。本文主要利用微處理器這一優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究，成功的搭建了基于微處理器的并行計(jì)算系統(tǒng)，并通過實(shí)例的運(yùn)行，對(duì)比了并行計(jì)算和串行計(jì)算的運(yùn)行時(shí)間，凸顯了并行計(jì)算優(yōu)勢(shì)及高效性。 在系統(tǒng)搭建的過程中，針對(duì)系統(tǒng)存在的問題，進(jìn)行了以下三方面優(yōu)化，，提出了三種無密碼通信的方案，為提高通信安全及通信效率方面提供了借鑒。為降低多結(jié)點(diǎn)并行計(jì)算系統(tǒng)的部署及維護(hù)成本，采用PXE網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)技術(shù)構(gòu)建出了基于微處理器的無盤并行計(jì)算系統(tǒng)，使其更易于管理和維護(hù)。本文還實(shí)現(xiàn)了單機(jī)多核并行計(jì)算系統(tǒng)的構(gòu)建，充分發(fā)揮多核微處理器的性能，可以提高并行系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)間的通信效率，有效地解決了多機(jī)并行系統(tǒng)通信效率低的瓶頸問題。 本文的另一主要工作是在搭建好的并行計(jì)算平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了Siesta并行編譯，并將其應(yīng)用于分子的結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算中，從而驗(yàn)證了基于微處理器的并行系統(tǒng)的可用性及其高效性。 綜上所述，采用微處理器構(gòu)建的并行計(jì)算系統(tǒng)具有高性能機(jī)群的相應(yīng)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，可以被廣泛的應(yīng)用于中小企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)中，為其提供了理想計(jì)算平臺(tái)。
[Abstract]:With the development of material science and technology and the application of first principle, the amount of data that needs to be processed in simulation calculation is increasing day by day. The demand for computing power and the development speed of chip have been obviously mismatched. It is difficult to solve these problems only by increasing the speed of a single processor and adopting the traditional serial computing technology. Therefore, microprocessor based computing system and parallel computing technology emerge as the times require, and also provide us with a high-speed computing solution. Because the price of large-scale parallel system cluster is very expensive and the small and medium-sized scientific research institutions can not afford it, it is an effective means to solve this problem by using the common microcomputer processor to build a parallel computing platform. The parallel computing system based on microprocessor has been applied to many fields such as analog computation because of its low cost, flexibility and maintainability. Based on the advantages and characteristics of microprocessor, this paper successfully builds a parallel computing system based on microprocessor through repeated experimental research, and compares the running time of parallel computing and serial computing through an example. The advantages and efficiency of parallel computing are highlighted. In the course of the system construction, the following three aspects of optimization are carried out in view of the problems existing in the system, and three schemes of cipher free communication are put forward, which can be used for reference in improving communication security and communication efficiency. In order to reduce the cost of deployment and maintenance of multi-node parallel computing system, a diskless parallel computing system based on microprocessor is constructed by using PXE network startup technology, which makes it easier to manage and maintain. This paper also realizes the construction of a single-machine multi-core parallel computing system, which can give full play to the performance of the multi-core microprocessor. It can improve the communication efficiency between nodes of the parallel system, and effectively solve the bottleneck problem of the low communication efficiency of the multi-computer parallel system. Another main work of this paper is to implement Siesta parallel compilation on a good parallel computing platform, and apply it to molecular structural simulation, which verifies the availability and high efficiency of parallel system based on microprocessor. To sum up, the parallel computing system based on microprocessor has the corresponding characteristics and advantages of high performance cluster, which can be widely used in small and medium-sized enterprises and scientific research institutions, and provides an ideal computing platform for it.
【學(xué)位授予單位】：吉林師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP338.6

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本文編號(hào)：1844744