體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展使得大規(guī)模集群已經(jīng)發(fā)展到多核的時(shí)代,多核架構(gòu)對(duì)并行計(jì)算提出了新的要求。通信在并行計(jì)算中扮演著重要的作用,提升多核架構(gòu)下通信的效率對(duì)提升并行計(jì)算的效率有著重要的作用。 KD60平臺(tái)是采用首款國產(chǎn)多核芯片---龍芯3號(hào)搭建的國產(chǎn)萬億次多核集群。在并行計(jì)算中,常用的并行編程模型有消息傳遞模型和共享內(nèi)存模型,MPI是最常用的消息傳遞編程接口,MPICH2通信庫是符合MPI-2標(biāo)準(zhǔn)的一種重要實(shí)現(xiàn)。本文的主要工作就是為國產(chǎn)高性能集群平臺(tái)KD60移植與優(yōu)化MPICH2通信庫,在結(jié)合kd60系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮攸c(diǎn)的基礎(chǔ)上,分別提出數(shù)種優(yōu)化方法分別對(duì)點(diǎn)到點(diǎn)通信以及群集通信的性能進(jìn)行了優(yōu)化。本文的主要工作可概括如下: 1.分析了多核體系架構(gòu)的特點(diǎn)以及其存儲(chǔ)層次模型,并指出多核架構(gòu)下的通信存在的特點(diǎn),并簡要介紹通信所需的分析模型。 2.分析MPI標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)MPICH2庫的結(jié)構(gòu)及其各模塊實(shí)現(xiàn),同時(shí)指出在多核架構(gòu)中,其實(shí)現(xiàn)中存在的不足之處。 3.對(duì)于MPI中的點(diǎn)到點(diǎn)通信,分別優(yōu)化節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)通信性能和節(jié)點(diǎn)內(nèi)共享內(nèi)存通信性能:對(duì)于節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)通信性能,采取了TCP網(wǎng)... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 并行計(jì)算
        1.1.1 并行計(jì)算概述
        1.1.2 當(dāng)代并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢
        1.1.3 通信在并行計(jì)算中作用
    1.2 MPI 并行編程模型
        1.2.1 主流并行編程模型
        1.2.2 消息傳遞模型MPI 概述
    1.3 KD60 高性能集群
        1.3.1 硬件體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br>        1.3.2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及并行計(jì)算環(huán)境
    1.4 本文工作
        1.4.1 本文工作
        1.4.2 章節(jié)安排
第2章 多核體系下的通信
    2.1 概述
    2.2 多核系統(tǒng)架構(gòu)
        2.2.1 CMP 架構(gòu)
        2.2.2 主流商用多核處理器
    2.3 多核體系下的通信特征
        2.3.1 三種層次的通信
        2.3.2 多核體系下的通信分析模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 MPICH2 通信庫概述
    3.1 概述
    3.2 MPI-2 標(biāo)準(zhǔn)
    3.3 MPICH2 層次結(jié)構(gòu)及各模塊實(shí)現(xiàn)
        3.3.1 層次結(jié)構(gòu)
        3.3.2 MPICH2 底層通信模塊Nemsis 實(shí)現(xiàn)
    3.4 MPICH2 實(shí)現(xiàn)中的若干問題
        3.4.1 性能以及擴(kuò)展性
        3.4.2 群集通信
    3.5 本章小結(jié)
第4章 點(diǎn)到點(diǎn)通信優(yōu)化
    4.1 概述
    4.2 點(diǎn)到點(diǎn)通信介紹
        4.2.1 實(shí)現(xiàn)
        4.2.2 點(diǎn)到點(diǎn)通信優(yōu)化相關(guān)工作
    4.3 集群網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化
        4.3.1 TCP 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)優(yōu)
        4.3.2 網(wǎng)卡校驗(yàn)和的卸載
        4.3.3 優(yōu)化結(jié)果
    4.4 節(jié)點(diǎn)內(nèi)點(diǎn)到點(diǎn)通信性能優(yōu)化
        4.4.1 數(shù)據(jù)切片技術(shù)的應(yīng)用
        4.4.2 利用龍芯128 位訪存指令改進(jìn)memcpy 效率
        4.4.3 單拷貝技術(shù)的應(yīng)用
        4.4.4 優(yōu)化結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
第5章 群集通信性能優(yōu)化
    5.1 概述
    5.2 群集通信介紹
        5.2.1 群集通信原有實(shí)現(xiàn)概述
        5.2.2 群集通信優(yōu)化的相關(guān)工作
    5.3 一到多模式群集通信函數(shù)（MPI_Bcast 為例）優(yōu)化
        5.3.1 MPI_Bcast 原算法實(shí)現(xiàn)及其不足
        5.3.2 優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)及其理論分析
        5.3.3 優(yōu)化結(jié)果
    5.4 多到多模式群集通信函數(shù)（MPI_Alltoall 為例）優(yōu)化
        5.4.1 MPI_Alltoall 原算法實(shí)現(xiàn)及其不足
        5.4.2 優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)及其分析
        5.4.3 優(yōu)化效果
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)
    6.1 本文工作
    6.2 本文貢獻(xiàn)與創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 未來工作
參考文獻(xiàn)
附錄 A 插圖索引
附錄 B 表格索引
致謝
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    參加的科研項(xiàng)目
    已錄用的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多核處理器機(jī)群Memory層次化并行計(jì)算模型研究[J]. 涂碧波,鄒銘,詹劍鋒,趙曉芳,樊建平.  計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2008(11)
[2]MPICH標(biāo)準(zhǔn)通信模式下消息傳遞機(jī)制的研究[J]. 高飛,劉青昆,向文,黃丹.  長春師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2007(10)

碩士論文
[1]基于MPI的集群通信協(xié)議的分析與優(yōu)化[D]. 姜薇.華中科技大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3680032