流场计算程序并行化方法的研究

利用“流场分区”的方法把流场计算程序并行化,并成功地在Transputer并行计算机上运行,并行效率可达到80％。介绍了流场划分、并行编程以及提高并行效率的方法。

顺序扫描实现程序并行化

提出扩展选择调度 ,统一处理循环和非循环代码 ,对它们不加区分但却分别产生软件流水和全局压缩的效果 ;程序并行化不需要分层简化 ,只要顺序扫描一遍即可 .该方法打破了有环调度和无环调度的界限 ,是一种基于一般图而不是路径或有向无环图的全局调度算法 .它从一个全新的角度来看待多重循环 ,通过恰当地计算可用集合和活变量集合 ,实现了多重循环的直接调度 。

基于人工智能搜索和数据依赖分析的程序并行化

主要研究了自动并行化中的前端分析技术,引入了人工智能搜索方法,并且对其进行改进,实现了在评估函数支持下进行广度和深度搜索的方法。在前端分析的基础上探讨了传统的数据依赖分析方法,针对其不足之处出现的数组数据流分析技术,对其流程图算法进行描述,并且对终写树和写写树的思想加以实例说明。这一流程经过测试后可以很好地提高程序并行化的效率。

一种SMP机群下程序并行化模式的设计与应用

基于SMP机群并行编程环境下,提出了一种MPI+Pthread的程序并行化模式。使用这种并行模式实现了对生物DNA序列拼接程序Phrap的并行化。具体分析了Phrap程序的实现流程,对每一流程针对性的提出并行化方案。并且在曙光3000高性能计算机上得到了实现,获得了较好的性能。

顺序程序并行转换系统HZPARA的总体设计思想

本文从总体设计的观点全面地讨论了顺序程序并行转换系统HZPARA的总体设计思想。首先给出了一性能估计模型与加速比估计式,由此得出几点提高加速比的原则性意见,然后扼要而又校全面地介绍了HZPARA的总体设计思想,最后,在总结HZPARA运行经验的基础上,从并行程序设计的高度闸述了并行程序设计的发展方向。

利用Petri网进行程序并行处理的方法

针对传统的序标分析法在对程序进行并行处理过程中存在的不足,简述了Petri网的基本定义与特点,并将其引入程序并行处理的分析理论中。提出了一种新的程序并行处理的分析方法。该方法可以充分利用程序中的数据相关性,提高程序并行化程度。结合实例给出了该方法在实际中的应用。

基于采样的并行程序性能测量分析工具研究

在实际运行中,并行计算程序的性能常常在理论峰值与预期存在较大差距。使用性能分析工具进行程序调优是解决这一问题的高效手段。然而,程序员和开发者在使用性能分析工具时往往面临选择困难、配置和使用复杂等挑战。研究基于采样的并行程序性能分析工具有助于解决上述问题。相比于插桩技术,基于异步采样的性能工具可以更好地控制测量开销和测量数据大小。着重研究了三种典型的基于采样的性能分析工具:VTune Profiler、HPCToolkit和Nsight Systems,分析了其原理和功能,并且结合VASP等实际应用程序对工具的软硬件分析能力和并行编程分析能力进行了详细的探究和对比。根据这些工具在不同的应用场景下表现出的不同适用性和分析效果,提出了综合运用多种工具进行性能分析的方案,为开发者和程序员提供有益的参考。

蜕变测试研究进展及其在并行程序测试中的研究展望

在软件测试过程中,待测程序的预期输出是判断软件是否存在缺陷的重要因素.蜕变测试技术是利用被测软件的属性来检查程序输出,从而有效地解决程序预期输出难以构造的问题.近年来,蜕变测试在软件测试领域取得了蓬勃的发展,许多研究人员将蜕变测试技术进行优化,将其运用到各个领域,有效提高了软件质量.从原理、过程及其优化,应用领域3个方面,总结蜕变测试的研究工作,着重分析了近5年的研究进展,进一步展望了蜕变测试用于并行程序时,可能的研究主题.首先,介绍蜕变测试的基本概念和蜕变测试过程;接着,从蜕变关系、测试用例、测试执行过程以及蜕变测试工具4个角度,总结蜕变测试优化技术;然后,汇总了蜕变测试的应用领域;最后,基于已有研究成果,讨论蜕变测试在并行程序测试领域面临的问题,为蜕变技术在并行程序测试领域的研究提供可能的思路.

并行程序设计课程全过程多途径思政建设方案

并行计算的应用领域越来越广泛,众多计算机类专业都将并行程序设计作为必修课程。依据ACM/IEEE计算课程体系规范,结合国产超级计算机的发展,该文梳理该课程的教学内容和包括思政目标在内的课程目标,进而设计全过程多途径的总体思政方案。思政元素涵盖所有5个思政目标,且较好地分布在全部5个知识单元中,教学方法和工具均根据各个思政元素的特点量身选择或设计。该文最后论述两个课程思政设计案例供相关课程参考,包括通过引导加速比上限的讨论强调辩证地理解相关规律,以及借助互斥锁的线上实践培养严谨求实的治学态度。

程序自动并行化系统

有效的自动并行化系统能帮助用户充分地利用并行计算机资源．本文介绍了自动并行化的历史及现状，并着重介绍了作者所开发的自动并行化系统ＡＦＴ（ａｕｔｏｍａｔｉｃＦｏｒｔｒａｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）及其特色和所用的关键技术．测试结果表明ＡＦＴ系统在功能上已超越了传统的自动并行化系统．

SPMD型程序的自动并行化

介绍了基于共享变量的ＳＰＭＤ型程序自动并行化模型，给出了从串行源程序生成以ＥＰ８６０并行计算机系统为运行环境的并行程序源程序的过程，并详细讨论了一些关键技术和实现方法．

光线跟踪程序PBRT的并行化及性能优化

随着多核处理器的出现和迅速发展,将以前经典的串行程序并行化,更好地利用多核体系结构提高其性能,成为了当前多核处理器应用研究值得关注的一个问题。以并行化光线跟踪程序PBRT为例,深入研究了串行程序并行化中的并行模型的设计与实现、正确性验证,以及并行化后的性能优化等问题。优化后的并行PBRT取得了4个线程时近3.5倍的加速比,证明了所给出的并行化及性能优化有良好的效果。

PVM并行程序验证系统的原理与实现

本文主要介绍PVM并行程序验证系统的基本原理和实现技术．首先，我们扼要分析PVM程序的构成与特点；然后阐述验证系统的理论模型和验证算法；最后，讨论开发过程中的若干关键技术．本系统的研制可为并行程序的自动转换和分析验证提供一个可视化的运行环境．

针对子程序结构的线程级推测并行性分析

线程级推测技术为开发更多的线程级并行性,充分利用多核加速传统上难以手工或自动并行化的串行程序提供可行的技术途径.然而,这种技术的性能严重地依赖于线程划分方案.有研究表明,仅推测执行循环所产生的并行性是不够的,但推测执行子程序结构比循环结构要难.本文提出寻找适于推测并行执行的子程序结构的基本判定依据;通过运行由Simplescalar工具集改造得到的动态剖析工具ProRV、ProFun和SPEC CPU2000基准测试程序,我们对子程序结构线程化推测执行的适合性进行详细分析,给出具有指导意义的实验分析方法和实验数据.我们发现:1无返回值的子程序结构占据程序整体执行时间的大约40%;返回稀疏整型的子程序结构占据了程序整体执行时间的大约10%,对其返回值的预测成功率在70%左右.对于其他返回值类型的子程序结构,由于对其返回值的预测成功率过低,我们认为不适合作为线程划分的对象.2简单的last-value的值预测方案对于返回值的预测是简单而且足够有效的.3访存数据依赖普遍存在于子程序与其后继代码之间,显式同步机制对于针对子程序结构的线程级推测是必要的.

Linux机群系统并行程序调试器的设计与实现

介绍了在基于Linux的机群系统中,并行程序调试工具XBUSTER的设计与实现,包括调试器的基本结构及在实现时所涉及的一些关键技术。XBUSTER具有一般调试器的基本调试功能,可以调试用C/Fortran语言编写的PVM或MPI,对并行程序的各个进程能够单独或同时进行调试,并且能够实现进程的动态调试。该系统已在运行Linux系统的清华集群计算机系统上运行,具有较好的实用性。

一种基于Message Passing的通信技术和并行程序设计方法

分布式并行计算机系统中，由于没有处理机间的共享内存以支持数据通信，因而需要以Ｍｅｓｓａｇｅ－Ｐａｓｓｉｎｇ的方式来实现处理机间的数据共享。本文介绍一种基于Ｍｅｓｓａｇｅ－Ｐａｓｓｉｎｇ的通信技术以及以此为基础的并行程序设计方法。

面向MPP Fortran的程序自动并行化初探

ＭＰＰＦｏｒｔｒａｎ是由Ｃｒａｙ公司推出的一种较有代表性的数据并行语言，本文首先介绍了ＭＰＰＦｏｒｔｒａｎ的主要特点，然后，以该语言为例，对面向ＭＰＰ系统程序自动并行化的主要内容进行了初步的探讨。

一种基于检查点的并行程序调试器的设计与实现

为支持大规模长时间运行并行程序的调试 ,有必要将检查点机制引入到并行程序调试器中 .检查点设置与卷回应用中需要解决中途消息、孤儿消息和多米诺效应、活锁 4个问题 ;并行程序调试中需要解决不确定性问题 .提出的基于状态冻结的确定性检查点设置方法 ,可以避免检查点应用中孤儿消息和多米诺效应、活锁 3个问题 ,通过消息记录的方法处理中途消息问题 ;采用记录 /重放方法解决并行调试中的不确定性问题 .基于状态冻结的确定性检查点设置方法 ,有效地解决了并行程序调试器和检查点结合时产生的诸多问题 .该方法具有结构清晰、易于实现的优点 .基于此技术 ,设计并实现了一个并行调试工具—— DENNET.

基于Win32平台上的PVM并行程序设计

着重介绍了在PVM平台上进行并行程序设计的方法,包括如何构造基于Win32平台上的PVM运行环境,进行任务和数据划分,并提出了一个Master/Slave结构的并行程序设计模式;最后给出一个并行计算在物探处理应用的例子,来对并行程序的设计方法进行概括性的说明。

3维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE

介绍了自主编制的3维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE的基本情况。该程序具备对多种典型高功率微波源器件的3维模拟能力,可以在数百乃至上千个CPU上稳定运行。该程序使用时域有限差分(FDTD)方法更新计算电磁场,采用Buneman-Boris算法更新粒子运动状态,运用质点网格法(PIC)处理粒子与电磁场的耦合关系,最后利用Boris方法求解泊松方程对电场散度进行修正,以确保计算精度。该程序初步具备复杂几何结构建模能力,可以对典型高功率微波器件中常见的一些复杂结构,如任意边界形状的轴对称几何体、正交投影面几何体,慢波结构、耦合孔洞、金属线和曲面薄膜等进行几何建模。该程序将理想导体边界、外加波边界、粒子发射与吸收边界及完全匹配层边界等物理边界应用于几何边界上,实现了数值计算的封闭求解。最后以算例的形式,介绍了使用NEPTUNE程序对磁绝缘线振荡器、相对论返波管、虚阴极振荡器及相对论速调管等典型高功率微波源器件进行的模拟计算情况,验证了模拟计算结果的可靠性,同时给出了并行效率的分布情况。