本文關(guān)鍵詞：混合并行計算在海洋水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 水質(zhì)預(yù)報 消息傳遞接口 開放式多處理 混合并行 并行效率

【摘要】：隨著海洋各方面數(shù)據(jù)的完善及空間分辨率的提高，水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)的計算量也越來越大。短期預(yù)報系統(tǒng)的串行程序運行效率都很低，如果延伸至更長時間的預(yù)測，執(zhí)行時間上將會更長，這不僅造成時間的浪費，更嚴(yán)重的甚至?xí)绊懙剿|(zhì)的預(yù)報工作。而在多核心集群運行純MPI(Message Passing Interface，消息傳遞接口)并行系統(tǒng)對內(nèi)存開銷大、擴(kuò)展性差，且不能充分利用集群系統(tǒng)的硬件資源。 在膠州灣水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)中運用混合并行計算技術(shù)，可大大提高系統(tǒng)運算速度，具有較高的運行效率，對混合并行技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到更多的海洋數(shù)值模擬中有重要作用。 MPI并行技術(shù)是分布式存儲體系結(jié)構(gòu)環(huán)境中理想的并行方式，開放式多處理OpenMP(Open Multi-Processing)是適用于共享存儲體系結(jié)構(gòu)的并行技術(shù)，且在科學(xué)計算方面占據(jù)統(tǒng)治地位。針對多核心集群，本文將MPI技術(shù)與OpenMP技術(shù)相結(jié)合，提出了一種MPI+OpenMP混合并行編程模型，，并將其應(yīng)用于膠州灣水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)中的水質(zhì)模塊當(dāng)中，本文的主要工作如下： (1)對膠州灣水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)的串行程序和基于MPI非阻塞通信的水質(zhì)模塊并行程序進(jìn)行了詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上，分析了純MPI并行模型的不足之處，提出了對膠州灣水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)中水質(zhì)模塊并行的改進(jìn)方案——MPI+OpenMP混合并行模型。 (2)在對膠州灣水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)進(jìn)行介紹和分析的基礎(chǔ)上，使用MPI+OpenMP混合并行技術(shù)實現(xiàn)了水質(zhì)模塊的并行。相對于純MPI的并行系統(tǒng)，混合并行模型更加適合多核心集群系統(tǒng)。 (3)將并行了水質(zhì)模塊的混合并行預(yù)報系統(tǒng)運行結(jié)果與串行系統(tǒng)進(jìn)行對比，驗證了混合并行模型的可靠性。測試了混合并行模型的運算效率，并與純MPI的非阻塞通信并行系統(tǒng)進(jìn)行了對比，體現(xiàn)了混合并行模型的更優(yōu)性。 實驗結(jié)果表明，MPI+OpenMP混合并行模型能夠顯著提高水質(zhì)模塊運算的執(zhí)行效率，且相對于純MPI非阻塞通信并行方式具有更高的加速比和可擴(kuò)展性。
【關(guān)鍵詞】：水質(zhì)預(yù)報 消息傳遞接口 開放式多處理 混合并行 并行效率
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP338.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本研究的主要內(nèi)容12
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排12-13
• 1.5 本章小結(jié)13-14
• 第2章 并行計算技術(shù)簡介14-29
• 2.1 并行計算的概念14
• 2.2 并行計算機(jī)14-21
• 2.2.1 并行計算機(jī)發(fā)展歷史14-15
• 2.2.2 并行計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)15-20
• 2.2.3 多核心集群系統(tǒng)20-21
• 2.3 并行編程環(huán)境21-28
• 2.3.1 MPI 簡介21-23
• 2.3.2 OpenMP 簡介23-25
• 2.3.3 MPI 、OpenMP 優(yōu)缺點分析25-26
• 2.3.4 MPI+OpenMP 混合模型26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 串行及純 MPI 程序分析29-37
• 3.1 水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)簡介29-31
• 3.1.1 實驗區(qū)域介紹29-30
• 3.1.2 膠州灣水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)框架簡介30-31
• 3.2 串行程序分析31-34
• 3.3 純 MPI 程序分析34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 混合并行模型實現(xiàn)37-51
• 4.1 程序并行的可行性分析37-39
• 4.2 實驗環(huán)境39-42
• 4.3 基于 MPI+OPENMP 的混合并行方案的設(shè)計42-50
• 4.3.1 實現(xiàn)混合并行的理論依據(jù)42-44
• 4.3.2 混合模型的代碼實現(xiàn)44-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 實驗結(jié)果和性能分析51-56
• 5.1 并行計算性能評估指標(biāo)51-52
• 5.2 混合并行模型性能分析52-55
• 5.3 并行程序設(shè)計的經(jīng)驗總結(jié)55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 作者簡介63
• 發(fā)表論文情況說明63-64

【相似文獻(xiàn)】

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1 杜巍;牛沛;黃偉建;;MPI技術(shù)在膠州灣水質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J];計算機(jī)工程與設(shè)計;2013年06期

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本文編號：976640