消息传递接口环境下等高线简化并行计算适宜性研究

基于消息传递接口(message passing interface,MPI),对不同的等高线简化算法并行计算的适宜性进行了比较研究。首先基于时间复杂度分析,对简化算法的效率进行分析。构建了基于MPI的等高线并行计算过程,探讨了并行计算中数据划分与合并、通信方式与计算过程3个关键问题。选取4种典型的简化算法,利用数据量呈等差分布的等高线数据进行简化并行计算试验。试验表明,算法并行计算效率不会随着节点数增加而持续性提高,尤其是串行算法效率很高的算法;基于MPI的非阻塞通信方式相对于阻塞通信方式可以提高并行计算效率;算法约束参数与数据的空间分布特征共同影响算法的并行计算效率。分析简化算法的并行计算适宜性时,应该综合考虑算法的时间复杂度、约束参数、数据量、数据分布特征以及计算环境等多个因素。该研究对于并行计算在地图综合乃至地学计算领域的拓展与应用具有重要意义。

消息传递接口在偏微分方程中的并行计算

针对四冲程内燃机活塞在气缸套中的二阶运动轨迹的求解问题 ,提出基于消息传递接口(MPI)并行化求解非线性二阶偏微分方程 ,计算时用消息传递的并行编程模型对不存在数据相关的部分实施并行化 .对各个模块的划分以及颗粒度的大小进行了论述 .对求解问题中不同的求解精度要求和通信方式 ,分别在 SUN工作站和上海超级计算中心神威机上进行计算 ,对各自的总计算时间和并行时间做了对比分析 ,并给出了加速比和适宜的进程数 .研究表明 ,改进后的并行算法可以在较短的时间内得到高精度的结果 。

基于消息传递接口的局域网下文件加密系统研究

为了提高局域网下信息存储和传输的安全性与高效性,利用消息传递接口(Message Passing Interface)实现在多核处理器中加密/解密文件的方法.实验结果表明,针对大容量的多媒体文件,基于消息传递接口的并行处理模式具有明显的优势.

KD60集群消息传递接口群集通信算法优化

大规模集群已经发展到多核的时代,多核架构对并行计算提出了新的要求。消息传递接口(MPI)是最常用的并行编程模型,而群集通信又是MPI中的重要组成部分。研究高效的群集通信算法对并行计算效率的提升有着重要的作用。KD60平台是采用首款国产多核芯片——龙芯3号搭建的国产万亿次多核集群。首先分析了KD60平台多核集群的体系特征以及多核架构下通信具有的层次性特征;然后分析原有群集通信算法实现原理及其不足;最后以广播为例,在原有算法基础上,采用一种基于片上多核(CMP)架构改进算法,改变原有算法通信模式,同时结合实验平台KD60体系特征,对算法做了体系相关优化。实验结果表明,改进算法能够很好地利用多核结构的特点,提高了群集通信广播算法的性能。

一种新的消息传递型多处理机系统中总线接口的设计

多处理机系统分为共享存储器型和消息传递型。本文提出了一种新的消息传递型多处理机系统的总线接口的设计方法。区别于以往的总线接口的方法，引入了口的概念。优点是使得接收方也有权决定信息包接收与否，算法更灵活，可用广播传送方式，还可以动态地进行进程转移。

消息传递接口在声波方程正演中的应用

声波方程正演在地震资料采集、处理、解释与反演中均发挥重要作用,但现有的基于求解地震波动方程的正演算法由于受庞大计算量的制约而难于大规模应用于工业生产。从声波方程出发,研究了利用有限差分法并行求解该方程的基本思路与方法,给出了适于并行求解的计算空间划分方法,分析了不同参数条件下并行程序的运行时间、加速比与效率,引入消息传递接口(MPI)实现了声波方程的并行求解,极大地提高了数值求解声波方程的计算效率。

基于消息传递接口的并行图像处理算法研究

对于大数据量图像和复杂图像处理算法,并行处理是一种有效的解决方法.基于消息传递接口,设计了一种并行图像边缘检测算法,并在曙光4000L并行机上予以实现.数值实验结果表明,并行图像处理能显著减少计算时间,更多的计算节点能得到更大的加速比,该并行图像处理算法对于大数据量图像更加有效.

基于网格的消息传递接口的实现:MPICH-G2

MPI(消息传递接口)作为一种著名的底层并行编程模型已被提出来作为网格编程的基础。描述了基于网格的消息传递接口的实现MPICH-G2,它基于MPICH和Gllobus工具包实现,在启动和管理中隐藏了异构性,具有良好的异构通讯性能。用一个例子说明如何在一个由Globus搭建的计算网格环境中通过MPICH-G2来创建和执行MPI计算。

基于消息传递接口的大规模生物网络比对并行化算法

为有效降低生物网络比对算法的时间复杂度,提出一种基于可扩展的蛋白质相互作用网络比对(SPINAL)算法的消息传递接口(MPI)并行化实现方法。该方法将MPI并行化思想运用在SPINAL算法中,在多核环境中采用并行排序代替算法原本的排序方式,并结合负载均衡策略合理分配任务。实验结果表明,与未使用并行排序以及负载均衡策略相比,该方法在处理大规模生物网络比对时能有效地缩短计算时间,提高运算效率,对于不同组比对数据都有较为稳定的优化保障,具有良好的可扩展性。

消息传递机制的比较及其最新发展

消息传递机制在分布式计算中发挥着很重要的作用。随着人们对高性能计算需求的不断扩大和各种新技术的出现,消息传递机制也处于不断的发展和完善之中。首先对两种主要的消息传递系统PVM和MPI进行了详尽的比较,比如背景、目标、移植性、通信等;然后针对它们的现状列举了最新发展情况;最后归纳了消息传递机制的发展趋势。

基于信号接口的IVI驱动器设计标准——IVI-Signal Interface及其应用

仪器互换性是通用ATS设计的重要指标。回顾仪器互换技术的发展过程 ,重点论述了IVI基金会在IVI -MSS(measure mentandstimulussubsystem)模型基础上提出的IVI -SignalInter face仪器驱动器设计标准 ,分析了它的技术规范、结构框架、工程应用和商业效应。IVI -SignalInterface标准基于信号接口 ,实现了更高层次的仪器互换 ,指明了未来驱动器设计的发展方向。

一种新型的面向机群分布式消息传递开放标准

介绍了虚拟接口体系结构的消息传递标准 ,对它的结构作了较详细的分析 ,并和已有的通信类协议在结构及实现方法等方面作了比较 。

Java中抽象类(abstract class)和接口(interface)的使用

abstract class和interface是Java语言中对于抽象类定义的两种机制,它们之间在对于抽象类定义的支持方面具有很大的相似性,实际上,两者之间还是有区别的,对于它们的选择可以反映出对于问题领域本质的理解、对于设计意图的理解是否正确、合理。

基于消息传递模型的众核拓扑重配置容错方法

系统故障恢复时间是众核系统容错的一项重要指标.为加快系统故障恢复,在基于消息传递模型的众核系统中提出一种快速的拓扑重配置容错方法.首先根据物理拓扑故障情况为每个核心定义映射区域,利用匈牙利算法快速构建初始解;然后通过限制交错映射的发生,采用禁忌搜索在初始解的基础上快速优化,获得最终重配置映射解;最后根据重配置映射解更新各运算节点上的节点映射关系表完成拓扑重配置,实现众核系统的核级容错.实验结果表明,该方法能够快速找到优化的拓扑重配置方案并成功地完成系统恢复,具有较低的容错时间开销.

网络并行计算系统的消息存储器网络接口设计

文中通过定性分析典型并行应用程序 ,提出并定义了消息传递无关因子 R,即堆中的数据的传递在整个消息传递中所占比例 .而后在一个实际的 NPC环境中对一组典型并行应用程序进行踪迹统计 ,证实了 R接近 1的分析 .根据这个定性分析以及定量统计结论 ,结合存储器技术的进展 ,在 NPC中的网络接口上引入了消息存储器 ,使得 NPC中各个结点可以直接访问其它结点的消息存储器 .通过实验得出结论 :在设置了消息存储器的网络接口的 NPC中 。

基于CGA的MPI程序分支覆盖测试套件生成

针对程序的分支覆盖测试,元启发式搜索技术已经被广泛应用于测试数据生成中。然而,当前的研究成果主要适用于串行程序。因此,为覆盖消息传递接口(Message Passing Interface,MPI)程序的分支,该文研究基于协同进化遗传算法(Co-evolutionary Genetic Algorithm,CGA)的测试套件生成方法(简称为:CGA生成法),该方法具有不受不可行分支影响的优势。首先,基于收集覆盖信息的探针,定义最小归一化分支距离,并以此设计出相应的适应度值函数;然后,使用CGA生成进化个体,并基于设计的适应度值函数,计算这些个体的适应值;最后,基于计算的适应值,选择子种群中代表个体,以构成合作种群。所提CGA生成法应用于7个基准MPI程序,并与其他多种方法进行比较。实验结果表明,CGA生成法的覆盖率通常高于其他搜索算法。

基于MPI的鲲鹏CPU核间通信研究

核间通信延时是影响高性能计算系统整体运行效率的重要因素.国产鲲鹏CPU在高性能计算领域应用日益广泛,针对鲲鹏CPU的缓存架构及多核间接口互联进行分析,研究影响鲲鹏CPU核间通信延时的因素.在消息传递接口(MPI)环境下进行节点内核间通信实验,对包括跨三级缓存、跨物理CPU通信等不同模式下通信延时进行对比,发现通信数据包大于500 KB后,跨L3 Cache TAG的通信延时反优于共享L3 Cache TAG的通信延时.针对通信数据包在64 KB大小时的通信延迟异常,分析得出是MPI的Eager模式和Rendezvous模式的默认切换阈值所造成.对这两种模式进行实验对比,验证不同大小的通信数据包在不同模式下和跨核通信时的延时特征,Eager模式更适合低延时的小消息发送.在实际应用中可根据通信数据包大小调整两种模式的默认切换阈值,以达到更好的传输效果.实验结果表明由于鲲鹏CPU存在复杂的多核结构,在并行计算程序设计时可以进行针对性优化,以提升程序的运行效率.

一种实现RapidIO用户态通信接口的改进方法

提出了基于TIPC透明进程间通信协议实现RapidIO用户态通信接口的新方法。通过分析RapidIO消息传递模式的特点和TIPC底层发送-接收数据的实现机制,将发送端和接收端传输数据的内存拷贝次数均减少为一次,从而有效地提高了RapidIO通信接口的数据吞吐量,降低了通信延迟。介绍的实现方法有较强的工程应用价值。

基于天河互连的公共通信接口UCX实现与评估

为解决在天河互连和未来高性能互连网络上支持多种高性能、可扩展并行编程模型的问题,提出了一种基于远程直接内存访问(RDMA)技术的公共通信接口UCX实现方案。该UCX实现系统建立了UCX数据抽象到天河互连系统通信资源对象的映射关系,基于短报文通信和共享的RDMA缓冲池实现了一种面向ActiveMessage和单边通信接口的高速数据传输协议,并提出了一种动态可扩展信用流控机制来提高UCX系统在大规模并行应用运行时的可扩展性。实验测试测试表明,由于UCX通信接口操作更匹配互连网络硬件特性,精简了软件处理层次,UCX软件层增加的总开销小于200ns,而基于该UCX的消息传递接口(MPI)系统,相对于现有的天河互连MPI实现架构,减少了约50ns的通信延迟,短消息速率也有约10%的性能提升。该UCX实现系统对拓展天河互连网络上的并行编程模型和应用类型,并确保并行运行效率,提供了较好的技术支撑。

MPI的多维数组传递协议

本文首先简要介绍了基于多机系统的并行处理平台所采用的消息传递机制，针对其在传递多维数组时存在的不足，提出了多维数组传递协议，并将其在ＭＰＩ并行虚拟处理平台上实现．