【摘要】： 隨著科技的發(fā)展,人類對(duì)高性能計(jì)算有著愈來愈大的需求。異構(gòu)計(jì)算能夠?yàn)椴煌愋偷挠?jì)算匹配合適的計(jì)算體系結(jié)構(gòu),大大縮短了計(jì)算操作的完成時(shí)間,這使得異構(gòu)計(jì)算近年來成為并行處理的主要研究平臺(tái)。異構(gòu)計(jì)算擁有廣泛的應(yīng)用前景。機(jī)群由于自身較高的性能/價(jià)格比、較低的價(jià)格、較好的可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)已成為目前并行計(jì)算領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。機(jī)群系統(tǒng)的愈發(fā)成熟,硬件成本的降低、微處理器能力的高速提升以及以太網(wǎng)等局域網(wǎng)技術(shù)的成熟等因素,為用微機(jī)建立并行計(jì)算機(jī)群即Beowulf系統(tǒng)鋪平了道路。從最初Beowulf機(jī)群的定義到如今不同設(shè)計(jì)者給自己搭建的Beowulf下定義可以看出,Beowulf機(jī)群得到了蓬勃的發(fā)展。 并行計(jì)算模型是連接計(jì)算機(jī)軟件與硬件的一種橋梁,通過對(duì)各種并行計(jì)算機(jī)基本特征的抽象,形成抽象的計(jì)算模型,在此計(jì)算模型上分析、設(shè)計(jì)所求問題的算法,并通過有效地編譯高級(jí)語言用硬件實(shí)現(xiàn)算法。然而雖然并行計(jì)算模型很重要,但是至今仍沒有通用的并行計(jì)算模型。已經(jīng)提出了的并行計(jì)算模型都有不同的側(cè)重點(diǎn),適用環(huán)境也不相同,對(duì)適用環(huán)境的異構(gòu)性、可擴(kuò)展性、消息通信等方面都有不同的側(cè)重。 在Beowulf機(jī)群環(huán)境下,對(duì)并行計(jì)算模型進(jìn)行研究有著重大的意義。本文分析了異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)、機(jī)群系統(tǒng)、Beowulf機(jī)群系統(tǒng)以及現(xiàn)存的并行計(jì)算模型,重點(diǎn)介紹了HBSP并行計(jì)算模型。通過對(duì)傳統(tǒng)的HBSP系統(tǒng)、HBSP系統(tǒng)超步執(zhí)行過程和通信開銷過程的學(xué)習(xí),搭建了異構(gòu)Beowulf機(jī)群系統(tǒng),該系統(tǒng)以節(jié)點(diǎn)處理能力的不同體現(xiàn)系統(tǒng)的異構(gòu)性,節(jié)點(diǎn)的cpu及內(nèi)存容量均不同。重新定義了基于異構(gòu)Beowulf機(jī)群的HBSP系統(tǒng)及其性能參數(shù),并將MPI引入HBSP模型,對(duì)異構(gòu)Beowulf機(jī)群環(huán)境下HBSP通信因素和局部計(jì)算內(nèi)容進(jìn)行分析,給出了一個(gè)超步的執(zhí)行計(jì)算時(shí)間和通信開銷時(shí)間。分析計(jì)算π值的并行算法,在基于本文異構(gòu)Beowulf機(jī)群的HBSP系統(tǒng)下,通過MPI并行軟件的支撐、采用C++編程語言模擬計(jì)算π的實(shí)驗(yàn),對(duì)理論值與實(shí)際測(cè)量值做比較,并得出結(jié)論:修改后的HBSP并行計(jì)算模型在一定程度上適用于本文搭建的MPI支撐的異構(gòu)Beowulf機(jī)群環(huán)境。 同時(shí),本文對(duì)可擴(kuò)展模型進(jìn)行了探索,分析了傳統(tǒng)的等并行開銷計(jì)算比可擴(kuò)展模型。根據(jù)本文的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,對(duì)傳統(tǒng)的等并行開銷計(jì)算比可擴(kuò)展模型做出修改,得到適用于異構(gòu)Beowulf機(jī)群的可擴(kuò)展函數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了修改后的等并行開銷計(jì)算比可擴(kuò)展模型在異構(gòu)Beowulf機(jī)群環(huán)境下的良好適用性。
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP338.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2604301