體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展使得大規(guī)模集群已經(jīng)發(fā)展到多核的時代,多核架構(gòu)對并行計算提出了新的要求。通信在并行計算中扮演著重要的作用,提升多核架構(gòu)下通信的效率對提升并行計算的效率有著重要的作用。 KD60平臺是采用首款國產(chǎn)多核芯片---龍芯3號搭建的國產(chǎn)萬億次多核集群。在并行計算中,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標準的一種重要實現(xiàn)。本文的主要工作就是為國產(chǎn)高性能集群平臺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)拓撲特點的基礎(chǔ)上,分別提出數(shù)種優(yōu)化方法分別對點到點通信以及群集通信的性能進行了優(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)的特點以及其存儲層次模型,并指出多核架構(gòu)下的通信存在的特點,并簡要介紹通信所需的分析模型。 2.分析MPI標準的實現(xiàn)MPICH2庫的結(jié)構(gòu)及其各模塊實現(xiàn),同時指出在多核架構(gòu)中,其實現(xiàn)中存在的不足之處。 3.對于MPI中的點到點通信,分別優(yōu)化節(jié)點間網(wǎng)絡(luò)通信性能和節(jié)點內(nèi)共享內(nèi)存通信性能:對于節(jié)點間網(wǎng)絡(luò)通信性能,采取了TCP網(wǎng)... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 并行計算
        1.1.1 并行計算概述
        1.1.2 當代并行計算機體系結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢
        1.1.3 通信在并行計算中作用
    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)拓撲
        1.3.2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及并行計算環(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 標準
    3.3 MPICH2 層次結(jié)構(gòu)及各模塊實現(xiàn)
        3.3.1 層次結(jié)構(gòu)
        3.3.2 MPICH2 底層通信模塊Nemsis 實現(xiàn)
    3.4 MPICH2 實現(xiàn)中的若干問題
        3.4.1 性能以及擴展性
        3.4.2 群集通信
    3.5 本章小結(jié)
第4章 點到點通信優(yōu)化
    4.1 概述
    4.2 點到點通信介紹
        4.2.1 實現(xiàn)
        4.2.2 點到點通信優(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)卡校驗和的卸載
        4.3.3 優(yōu)化結(jié)果
    4.4 節(jié)點內(nèi)點到點通信性能優(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 原算法實現(xiàn)及其不足
        5.3.2 優(yōu)化算法實現(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 原算法實現(xiàn)及其不足
        5.4.2 優(yōu)化算法實現(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 本文貢獻與創(chuàng)新點
    6.3 未來工作
參考文獻
附錄 A 插圖索引
附錄 B 表格索引
致謝
參加的科研項目和發(fā)表的論文
    參加的科研項目
    已錄用的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]多核處理器機群Memory層次化并行計算模型研究[J]. 涂碧波,鄒銘,詹劍鋒,趙曉芳,樊建平.  計算機學(xué)報. 2008(11)
[2]MPICH標準通信模式下消息傳遞機制的研究[J]. 高飛,劉青昆,向文,黃丹.  長春師范學(xué)院學(xué)報. 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：3680032