本文關鍵詞：基于MPI和Linux機群環(huán)境的FFT算法的并行設計與實現(xiàn)

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【摘要】：在數(shù)字時代,幾乎所有的實際系統(tǒng)都離不開數(shù)字信號中的頻域處理�？焖俑道锶~變換是數(shù)字信號處理的核心技術,是頻域處理最常用的方法,得到了廣泛地應用。伴隨著通信領域的快速發(fā)展,利用FFT處理的數(shù)據(jù)量越來越大,利用串行FFT進行大數(shù)據(jù)量運算耗時過久,這已無法滿足現(xiàn)實要求。當處理的數(shù)據(jù)量非常大時,并行計算是應對運算消耗時間太長的有效方法,并且機群系統(tǒng)是并行計算編程實現(xiàn)的主流平臺,那么以機群系統(tǒng)為平臺實現(xiàn)FFT并行化的研究具有重要的意義。本文首先闡述了課題研究背景意義及主要工作,然后介紹了龐大復雜的并行計算相關知識中的并行機體系結構和幾種典型的并行機系統(tǒng),在并行機系統(tǒng)中著重介紹了當前的主流平臺機群系統(tǒng),然后詳細介紹了并行算法相關理論,分析對比了幾種并行編程模型,結合機群的體系機構選擇了消息傳遞編程模型,并選擇了其中應用更為廣泛的MPI作為通信標準�；诶碚撗芯�,利用實驗室條件分別具體實現(xiàn)了基于Windows和Linux兩種操作系統(tǒng)環(huán)境下的PC機群的搭建。接著對FFT算法的原理進行研究,主要研究了FFT算法的蝶式運算結構特點,同時對胖二叉樹網絡拓撲結構進行分析,根據(jù)兩者之間相似的結構特點,提出了基于胖二叉樹邏輯結構將FFT并行化的思路,在理論上詳細分析了此并行化思路的可行性,并基于MPI進行了編程實現(xiàn)。在實驗部分,本文首先介紹了所利用的實驗環(huán)境,然后將并行編程實現(xiàn)的FFT并行算法和串行算法在曙光集群TC5000進行了多組多次實驗測試,得到一系列實驗數(shù)據(jù),比較了在不同處理數(shù)據(jù)量的情況下并行FFT和串行FFT運算時間的不同。根據(jù)實驗結果體現(xiàn)出來的情況,驗證了基于胖二叉樹邏輯結構將FFT并行化在機群環(huán)境下實現(xiàn)的可行性,并得到并行計算方面一些有意義的結論。最后,論文對前面所做工作進行了概括總結,并結合機群系統(tǒng)的體系結構特點,提出了進一步提高FFT并行算法性能的一些方法。
【關鍵詞】：機群 MPI 并行編程 胖二叉樹 FFT
【學位授予單位】：曲阜師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP338.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.1.1 課題研究背景9-11
• 1.1.2 課題研究意義11
• 1.2 本文的主要工作11-12
• 1.3 本文結構12-13
• 第二章 并行計算13-22
• 2.1 并行計算13-14
• 2.2 并行計算機系統(tǒng)結構14-16
• 2.2.1 SM與DSM多處理機系統(tǒng)15-16
• 2.2.2 分布式主存DM16
• 2.3 典型并行計算機系統(tǒng)16-21
• 2.3.1 陣列機16-17
• 2.3.2 向量機17
• 2.3.3 對稱多處理機SMP17-18
• 2.3.4 大規(guī)模并行處理系統(tǒng)MPP18-19
• 2.3.5 機群19-21
• 2.4 小結21-22
• 第三章 并行算法相關理論及MPI程序設計22-34
• 3.1 并行算法22
• 3.2 并行算法的性能評價指標22-23
• 3.3 并行算法的分類23
• 3.4 并行算法的設計過程23-24
• 3.5 并行編程模式的主要類型24-26
• 3.5.1 消息傳遞模型24-25
• 3.5.2 共享變量模型25
• 3.5.3 數(shù)據(jù)并行模型25-26
• 3.6 MPI簡述26-33
• 3.6.1 MPI常用函數(shù)26-28
• 3.6.2 MPI的主要實現(xiàn)28
• 3.6.3 MPI程序設計28-30
• 3.6.4 MPI通信分析30-33
• 3.7 小結33-34
• 第四章 搭建小型PC機群34-41
• 4.1 基于MPI和Windows的PC機群的搭建34-38
• 4.1.1 機群硬件環(huán)境34-35
• 4.1.2 軟件配置環(huán)境35-38
• 4.2 基于MPI和Linux的機群的搭建38-40
• 4.2.1 機群硬件環(huán)境38-39
• 4.2.2 機群的搭建39-40
• 4.3 小結40-41
• 第五章 基于MPI的FFT并行實現(xiàn)41-49
• 5.1 離散傅里葉變換（DFT）41
• 5.2 快速傅里葉變換41-44
• 5.3 胖二叉樹44-45
• 5.4 FFT蝶式計算的并行化45-47
• 5.5 本章小結47-49
• 第六章 總結與展望49-51
• 6.1 本文工作總結49
• 6.2 進一步工作49-51
• 參考文獻51-53
• 在校期間發(fā)表的學術論文53-54
• 致謝54

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 秦廣軍;祝明發(fā);肖利民;阮利;;胖樹的網絡演算模型[J];計算機工程與科學;2014年12期

2 盧可佩;祝永志;;基于MPI的Jacobi迭代算法的并行化[J];電腦知識與技術;2014年31期

3 王文義;王春霞;王杰;;基于CMP多核集群的混合并行編程技術研究[J];計算機科學;2014年02期

4 祝永志;張丹丹;曹寶香;禹繼國;;基于SMP機群的層次化并行編程技術的研究[J];電子學報;2012年11期

5 陳國良;孫廣中;徐云;龍柏;;并行計算的一體化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];科學通報;2009年08期

6 吳明,陳國良,孫凝暉;并行計算機用戶環(huán)境的設計與實現(xiàn)[J];計算機學報;2000年10期

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本文編號：820650