基于模式的并行编程环境中任务队列模式的研究与实现

并行程序的设计是并行计算的难点之一。本文在基于模式的并行编程方法的基础上,对一种典型的并行计算与通信模式-任务队列模式进行了深入的研究,并在基于模式的并行编程环境中对该模式进行了实现。本文将通过两个典型的应用实例说明在基于模式的并行编程环境中使用任务队列模式进行问题的并行求解与并行程序开发的过程,并从实现效率和可编程性方面对使用任务队列模式的并行程序和传统的MPI/PVM实现的并行程序进行了分析与比较。

并行编程模式及分析

讨论了主从模型、单控制流多数据流、分治策略、数据流水线、投机策略、混合模型六种并行编程模型的结构和工作方式、性能及特点,分析统计了大量应用程序。指出了并行程序设计中,并行编程模式的选择直接影响了并行程序的正确性和效率,而主从模型和单控制流多数据流在整体性能上最优,程序执行效率也最好,是两种最常用的并行编程模型。

基于CORBA的并行编程环境的设计与实现

作者设计并实现了一种基于CORBA模式的并行编程环境POVPE（并行面向对象可视编程环境），它将传统的单机编程环境中的功能模块在分布式系统环境中进行了分布组织，并用CORBA完成分布模块的交互。文章介绍了该系统的功能描述和体系结构，着重阐述了瘦客户编程、实时远程编译、离线运行等关键技术，并从语言的角度给出了系统的实现方法。

Linux环境下MPI并行编程与算法实现研究

并行计算实现求解一些复杂的问题,并行编程技术的进步使得并行计算逐步应用到很多领域。MPI是一种消息传递编程模型并可以被广泛使用的编写消息传递程序的标准,已扩展为一种优秀的并行程序设计语言。该文简要介绍了有关并行编程的基本概念与方法,深入讨论了MPI并行编程环境与并行编程模式,对MPI并行性进行了分析,给出了Linux环境下MPI编程环境的配置方法,最后结合一个实例详细描述了用MPI实现并行算法的方法。通过对实验程序的结果分析,在Linux机群环境下用MPI实现复杂的并行算法是简单的,并且能取得较好的性能。

基于高性能计算环境的HPC算力编程模式

【目的】随着云计算、大数据、人工智能等技术的兴起和广泛应用,促进了基于多元算力的融合计算发展。在国家“东数西算”战略的指引下,充分发挥HPC算力优势,提供新型HPC算力编程模式,是新一代计算基础设施可编程能力的重要变革。【方法】分析了高性能计算环境服务模式发展和现有计算环境下不同的编程模式,提出了基于高性能计算环境的HPC算力编程模式HPC as a function,定义了HPC算力和任务模式的基本抽象,以及HPC算力编程模式的参考体系结构。【结果】HPC算力编程模式可支持科研业务中融合计算对HPC算力的基本需求,可将适用于HPC的计算任务分发到合适的计算资源执行并有效管理,相比传统的工作流系统提供了更大的灵活性和可编程性。【结论】HPC算力编程模式可望有效提高“东数西算”计算基础设施的可编程性。

Java PIE:在Internet上延伸并行编程交互环境研究

ＪａｖａＰＩＥ是并行程序设计交互环境在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的延伸，其设计目标是借助并行程序设计交互环境ＰａｒａＰＩＥ和自动并行化编译工具ＡＦＴ的底层支持，通过Ｊａｖａ实现的交互工具达到更理想的移植性、开放性和及时共享性．它将并行化编译方法、程序语义分析技术、交互信息可视化工具、实验分析脚本文档有机地结合在一起，并在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上延伸出来，为蓬勃地开展并行程序设计交互环境的国际化合作研究开辟了广阔的前景．文中介绍了ＪａｖａＰＩＥ系统的实现原理和应用原型。

全互联多机系统的并行编程环境及可视化工具

针对目前并行机系统难以推广应用的问题，开发了一套基于图形用户界面的可视化并行编程环境ＮＰＵ８６０－ＰＰＥ。ＮＰＵ８６０－ＰＰＥ充分借鉴和吸收了当今著名编程环境的特色和风格，配合各种可视化工具的使用，能够为用户提供一个简单易用、功能强大的并行计算平台。

并行编程环境PPCDS的设计与实现

介绍了并行程序概念设计系统PPCDS(Parallel Program Conceptually Designing System)的设计和实现方法。该系统支持并行程序概念设计方法,可以有效地减少并行编程的复杂性,提高并行程序的开发效率。

一种MPI并行编程教学实验环境系统的架构

对现有的PC实验室进行改造和增强，实现独立的管理结点以及复用的计算与用户结点的MPI集群系统，并阐述了如何利用C3集群管理工具有效地管理，形成既是完善的MPI并行教学环境又是一个可以用于科研计算的性能颇佳的集群计算平台，并给出了如何利用Linpack测试出的性能参数来评估是否能满足科研计算要求的方法。

HEVC帧内率失真优化预测模式的并行流水线硬件设计

近年来,随着人们对视频数据需求的不断增加,视频的分辨率和帧率也在不断地提高,而实时视频序列的压缩编码速度往往受到帧率和分辨率的影响,分辨率和帧率越大,编码所需要的时间越长。为了实现更高分辨率和更高帧率的视频序列实时压缩编码,文中设计了一种新的帧内率失真优化预测模式的并行流水线硬件架构,该架构支持最大64×64编码树单元的帧内预测编码。首先设计了9路预测模式并行方案;然后,按照Z型扫描顺序实现以4×4块为基本处理单元的流水线硬件架构,并复用32×32预测单元的预测数据,用以代替64×64预测单元的预测数据,减少运算量;最后,基于该流水线架构,提出了一种新的哈达玛变换电路,用以实现高效的流水线处理。实验结果表明:在Altera Arria 10系列的现场可编程门阵列上,该9路模式并行架构仅占用75 kb的查找表和55 kb的寄存器资源,主频可以达到207 MHz,完成一个64×64编码树单元的预测仅需要4096个时钟周期,最大能够支持1080 P分辨率99 f/s全I帧的实时编码;与已有设计方案相比,文中方案能够用更小的电路面积实现更高帧率的1080 P实时视频编码。

基于J-Earth领域编程框架的高效并行大气环流模式(H-GAMIL)构建

高性能并行计算,一直是气候系统模式研究中的重要科学前沿。然而,随着计算机技术的发展,计算机体系结构越来越复杂,以及气候系统模式本身的复杂性使得开发高性能气候系统模式成为一个难题。采用了一种全新的并行程序设计方法:基于针对气象科学中的计算特点发展出的领域编程框架J-Earth,构建了高性能并行大气环流模式H-GAMIL。在对原模式GAMIL分析和解构以后,结合J-Earth的特点,采用面相对象的编程方式,对H-GAMIL进行重构。重构后的H-GAMIL具有现代软件标准化模块化的特点,并具有自动二维剖分、MPI(Message Passing Interface)和Open MP(Open Multi-Processing)混合并行实现、并行输出等新功能。解决了原模式一维剖分受到处理器限制,串行IO等问题。在此基础上,本文对H-GAMIL进行了并行效率测试,结果显示,模式水平分辨率为1°(纬度)×1°(经度)时,可使用上千处理器核,并行效率达40%以上且负载平衡达70%。测试结果表明了H-GAMIL具有较好的并行效率和可扩展性;同时对H-GAMIL模拟性能进行对比分析,其结果表明H-GAMIL保持了原模式的守恒性,并且具有与原模式相当的模拟性能,能够满足气候研究的计算需求,达到实用程度。

消息传递并行编程环境MPI

本文介绍了消息传递接口MPI的基本原理。

基于MPP编程环境的一种并行子空间迭代法

子空间迭代法是科学与工程计算中求解广义特征值问题的有效方法 ,针对向量机和共享内存的多处理机 ,前人已成功地作了并行处理。文中给出了适合 MPP大规模并行计算机的并行子空间迭代法。该算法将广义特征值问题转换为一般特征值问题 ,其计算工作量主要体现在矩阵乘法 ,通过对该方法作并行处理 ,使矩阵求逆及一部分乘法运算转换为各结点机上三角形方程组的并行求解。在大规模并行计算机 PA R95上结合 J8- II机翼的动力特性问题对该算法作了数值试验 。

并行可视化编程环境浅析

当前有不少并行可视化编程环境采用了不同的手段 ,有的以资源为中心 ,有的以用户界面为中心 ,还有的以输入输出为中心。本文中列出了三个典型的并行可视化开发环境 ,并对它们的模型进行了讨论 ,同时分析了它们的主要优点。通过对这些模型的分析 ,总结了它们的处理方法。

基于Linux并行编程模式的研究与实现

首先对并行计算的基本概念进行了介绍,然后重点讲解了在Linux环境下并行计算平台、并行编程环境和并行编程模式的实现,最后对并行编程模式进行了研究总结。

并行环境下的模具制造模式

介绍了某跨国家电企业本地研发中心在并行环境下的模具制造模式。研发中心从长远战略合作出发,对某些本地模具制造企业进行选择、培育和淘汰,以期形成紧密、互利和双赢的关系。

PLC编程类实验并行式实验模式的研究

原有的PLC编程类实验通常的实验教学模式是以小组(或个人)为单位,在上位机和PLC上进行实验设计、程序编写以及调试的全流程。实验流程中,上位机、PLC实验系统大部分时候处于分开操作的状态,使得最核心的PLC系统处于待机状态,利用率较低。讨论一种将上位机和PLC操作系统分开并行操作的实验教学模式,即学生在多个上位机上进行并行编程操作,轮流排序连接PLC系统进行调试,实验教师按照排序进行连接授权的模式,使得教学实验设备得到最优的利用效率。基于此模式,研究了相应的在线PLC编程实验台,实现多人并行调试实验。

基于模式的CPPVM并行编程方法

在对现有并行编程方法研究的基础上,提出一种基于模式的CPPVM并行编程方法。介绍该方法中并行编程模式的设计与实现,以2个典型应用实例说明使用其进行问题的并行求解与并行程序开发的过程。该方法对于降低并行程序的开发难度,提高并行编程的可靠性与开发效率具有重要意义。

一种基于设计模式的并行编程系统度量方法的实现

设计模式的重要性已在各种计算学科中得到广泛的承认。在面向对象领域，设计模式是对被用来在特定场景下解决一般设计问题的类和相互通信的对象的描述。与此类似，在并行计算领域，设计模式用来描述重复出现的具有相似结构与通信同步行为的并行计算问题及其解决方案，例如分而治之，各种不同拓扑下的数据并行，管理者-工人等等。在80年代初期，几个基于模式的并行系统就已经出现了如CODE和FrameWorks。近期出现的有Enterise，DPnDP和PAs等等。基于模式的系统已被认为是获得软件重用的有效技术。然而，在以前提到的所有研究当中，设计模式所带来的影响均用定性的方式来描述。

大气环境影响预测评价模式VB编程方法及应用计算程序

介绍了大气环境影响评价(EnvironmentalImpactAssessment,EIA)计算机软件的理论基础、设计思想和实现方法,利用VisualBasic(VB)语言编制专门处理EIA数据计算的应用程序,使得大气扩散模式浓度计算能够借助计算机快速准确地完成.