【摘要】：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)相對于其他系統(tǒng)的優(yōu)勢，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。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)算和并行分塊矩陣相乘的MPI和OpenMP+MPI并行編程程序設(shè)計(jì)，優(yōu)化了計(jì)算的層次化編程程序，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(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。
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP338.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2549896