基于MPI和OpenMP混合编程的高分三号数据分布式并行转换算法

高分三号是我国C波段多极化合成孔径雷达卫星。PolSARpro是欧空局支持下的一款极化SAR影像处理的开源软件,为了便于利用该软件处理高分三号数据,本文提出了一种基于MPI和OpenMP并以PolSARpro软件的数据格式要求进行分布式并行转换算法,实现将高分三号极化数据快速精确转化为复数散射矩阵S2数据格式,通过KingMap V8.0平台实现了算法并在实际数据中进行测试,验证了算法的可行性、正确性和高效性。

基于MPI+OpenMP混合编程模型的城市路网最短路径并行算法

针对城市路网最短路径求解计算量庞大、实时性要求高的问题,提出了用Floyd算法为核心的MPI+OpenMP混合编程模型来解决这个问题。MPI+OpenMP混合编程提供结点内和结点间的两级并行处理,能充分利用共享存储模型和消息传递模型的优点,有效改善系统性能,提高系统计算速度。经由长春市路网验证可知,混合模型比MPI模型具有更好的加速比和运算效率,并且随着计算节点个数的增加,加速比提高幅度更大,表明MPI+OpenMP混合模型有着更好的可扩展性。

蒙特卡罗中子输运程序的MPI/OpenMP混合并行研究

消息传递/共享内存混合并行方法具有适应分布共享式集群计算机的发展趋势、有助于解决蒙特卡罗计算内存问题、改善并行性能等优势。本文基于一维中子蒙特卡罗输运程序,实现MPI/OpenMP混合并行,研究影响混合并行性能的因素,提出针对共享内存访问竞争、锁竞争、伪共享等问题的解决方法。测试结果表明,混合并行程序和纯粹MPI并行程序有相近的加速效果,同时大量节省了程序的内存使用,对于实现中子蒙特卡罗输运程序的大规模并行有重要意义。

基于MPI+OpenMP的多层次并行偏移算法研究

根据PC集群的系统特性和叠前深度偏移的理论特点,提出了多层次并行单平方根和双平方根叠前深度偏移算法。从波动方程叠前深度偏移的概念和特征入手,针对单平方根和双平方根波动方程的实现特点,利用PC集群各节点内的每个内核,构建两类多层次并行叠前深度偏移算法。理论模型验证了其正确性,得到了较好的成像效果,不同类型的多层次并行偏移算法计算结果有所差异。多层次并行偏移算法是在实现MPI并行偏移的基础上,对集群各节点内核的充分利用,有利于提升PC集群的计算性能,为叠前深度偏移的实际推广奠定基础。

一种基于MPI和OpenMP的剖分遥感影像并行分割方法

随着遥感数据量的快速增长,组织效率和处理速率成为其快捷应用的瓶颈,地球剖分理论和高性能计算为该问题解决提供了一种可能途径。基于上述思路,设计一种基于MPI和OpenMP的剖分遥感影像并行分割方法。该方法在地球剖分组织理论的研究基础上,针对遥感影像数据进行剖分化处理,依据应用需求确定剖分层级,形成有利于并行处理的影像数据剖分面片集合;在MPI集群计算和OpenMP多核任务处理环境下,对上述剖分面片集进行相应操作的并行化处理,最后把处理后的面片整合为所需要的结果数据。通过一个遥感影像数据K-Means分割的例子对上述方法进行验证。结果表明,该方法能在分割结果保持一致的情况下,有效提高遥感影像的组织效率和处理速度,达到了一定的加速比,实用性较强。

MPI+OpenMP环境下的二元合金三维相场模型的并行方法

针对二元合金三维相场模型模拟研究中存在的计算区域小、计算效率低,难以满足二元合金大规模模拟的需求,提出基于MPI+OpenMP混合编程模式的并行方法.在相同计算规模下对MPI和OpenMP并行技术的优缺点进行分析.在计算机集群环境下对MPI+OpenMP混合编程模式和纯MPI并行方法的并行效率进行对比和分析.结果证明:基于MPI+OpenMP混合编程模式可以有效地扩大二元合金三维相场模型的计算规模;在多核集群环境下,相对于纯MPI并行方法,MPI+OpenMP混合编程可以更加有效地利用多核集群的多层次结构,取得更高的加速比和计算效率.

基于MPI+OpenMP混合模型的并行地震数据处理支撑库的研究

计算机集群技术已经引起了石油地球物理界的广泛关注,如何将现有地震数据处理模块快速、高效地移植到集群上已成为地震数据处理需要解决的重大课题。本文将现有的基于消息传递(MPI)的并行地震处理模型与共享存储(OpenMP)模型相结合,实现了一个适合于SMP集群的并行地震数据支撑库,将涉及到消息传递的并行地震数据操作以直观的API的形式提供给开发人员。本文利用支撑库提供的API开发了一些测试模块。实验证明,支撑库可支持现有地震数据处理和显示模块的多种并行计算模型,并且能够获得较高的并行加速比和计算效率。

MPI+OpenMP混合并行编程模型应用研究

多处理器结点集群在高性能计算市场上日趋流行,如何在多处理器上编写出高效的并行代码成为研究的热点。MPI+OpenMP为多处理器结点集群提供了一种有效的并行策略,结点内部共享内存空间编程模式适合 OpenMP并行,消息传递模型MPI被用在集群的结点与结点之间,这样就实现了并行的层次结构化。

基于MPI+OpenMP混合编程模型的水声传播并行算法

声波是目前唯一能够在海水介质中进行远距离传播的有效载体,因此水下声传播成为海洋声学研究的主要内容之一,对现代声纳的设计和使用具有重要意义.宽带声传播、浅海地声反演、匹配场定位、水下环境仿真等技术的发展对水声传播提出了越来越高的要求,如何充分利用声传播模型和现代计算机技术实现声传播的快速计算已成为水声技术的一个重要研究方向.针对曙光TC4000L高性能机群系统计算节点多核处理器的组成特点,采用MPI+OpenMP并行混合编程模型实现了射线-简正波-抛物方程模型并行算法.测试分析结果表明,设计的并行算法具有较高的并行计算效率.

一种基于MPI与OpenMP的矩阵乘法并行算法

阐述MPI与OpenMP进行并行计算的特点,并在Visual Studio 2010上构建一个基于两者的混合编程平台。程序在该平台上执行时能够同时实现多进程与进程内多线程编程,设计并实现一种基于数据划分的矩阵乘法的并行算法,将数据分解为两部分交给两个计算节点分别完成,并在每个计算节点内将数据进一步划分,交给多个线程同时执行。通过与非并行矩阵乘法、MPI矩阵乘法、OpenMP矩阵乘法运算性能进行比较,验证该算法可以有效地挖掘计算机的处理能力。

CUDA、MPI和OpenMP三级混合并行模型的研究

采用CUDA+MPI+OpenMP的三级并行编程模式,实现节点间的粗粒度并行,节点内的细粒度并行以及将GPU作为并行计算设备的CUDA编程模型。这种新的三级并行混合编程模式为SMP机群提供了一种更为高效的并行策略。本文讨论了三级并行编程环境的快速搭建以及多粒度混合并行编程方法,并在多个节点的机群环境中完成测试工作。

基于MPI+OpenMP的水声传播并行预报方法

基于SMP集群,利用MPI+OpenMP混合并行编程方法,设计和开发了水声传播产品多级混合并行预报算法,该算法结合SMP集群的体系架构特点,通过节点内共享内存,节点间消息传递的方式,充分发挥两种模式各自的优势,克服MPI模式进程间通信时间长、OpenMP模式扩展性差的缺点,并对程序进行了优化处理,实现了水声传播产品的快速高效预报。测试结果表明,该方法可充分发挥两种并行编程模式的优点,有效提高水声传播产品预报程序的并行效率和扩展性,大幅降低预报时间。

基于MPI和OpenMP混合编程的非负矩阵分解并行算法

非负矩阵分解(NMF)作为一种数据降维和特征提取的有效工具,已经在文本聚类、推荐系统等多个领域得到应用,但是其计算过程比较复杂。对此,提出一种基于MPI+OpenMP的混合层次化并行NMF方法,其充分利用基于MPI的消息传递模型和基于OpenMP的共享存储模型各自的优势,并基于多核节点集群进行测试。实验结果表明,所设计的并行NMF算法达到了较高的加速比,能有效处理高阶矩阵的非负分解,极大地提高了计算的效率。

基于MPI+OpenMP混合编程模型的并行声纳信号处理技术研究

针对多核分布式共享存储集群的特点,提出了一种基于MPI+OpenMP混合编程模型的声纳信号处理并行计算技术,该模型结合了消息传递和共享存储两者的优点,为现代声纳信号处理中海量数据的实时处理及复杂算法的实时实现提供了解决方案。

OpenMPI环境下的VASP软件的并行与进程

VASP是材料微观物性模拟的重要软件,并行性能优良,其中矩阵对角化在其运算过程中占据大量时间。在HPC作业调度下,VASP并行的进程分配表现单节点和跨节点的差异。通过对MPI并行的节点内和节点间进程、EDDIAG和RMM-DIIS运行时间分析,明确了VASP程序并行中,矩阵对角化的重要性和OpenMPI对矩阵对角化并行的作用。并编写了一个通讯优化的矩阵对角化程序,通过测试并行程序托比串行的马斯算法表现出强大的可扩展性,基于OpenMPI的并行程序能够极大提高对角化的并行效率,但其并行度、通讯代价与计算规模之间的关系需要进一步研究。

基于MPI/OPENMP混合编程的三维粒子模拟并行优化

针对MPI、OPENMP并行程序各自存在的缺陷,将MPI与OPENMP结合起来,实现了MPI/OPENMP混合并行编程;通过实验对MPI、OPENMP并行程序及MPI/OPENMP混合并行编程进行了分析.实验结果表明:MPI/OPENMP混合并行编程可以大大减少通信量,其效率和加速比均优于纯MPI并行程序,克服了MPI并行程序中因粒子分布不均匀使负载不均衡而导致的程序性能下降的问题,使得可以利用集群中的更多结点来进行计算,缓解了MPI并行程序的通信延迟问题;同时,MPI/OPENMP混合并行编程克服了OPENMP并行程序依赖于单台计算机处理能力和存储空间的问题,大幅度提高了模拟规模.

MPI与OpenMP的并行最短路径算法分析与设计

随着当前城市规模的不断扩大,交通网络变得越来越复杂,最短路径问题的求解会花费更多的时间资源。为了提高最短路径求解的实时性,分别在MPI和OpenMP环境下设计了并行的最短路径求解算法,在结点数众多的大规模路网中能够明显地提高运行效率,减少路径查询计算时间。

OpenFoam中多面体网格生成的MPI+OpenMP混合并行方法

网格生成是计算流体力学中非常重要的一环,大规模数值模拟过程中对网格精度要求的提高会导致网格生成所耗的时间增加.文中基于OpenFoam开源软件中的网格生成算法,主要研究多面体网格的并行生成,并提出OpenMP和MPI混合并行的多面体网格生成方法.通过理论分析得到,使用混合并行方法生成相同质量的网格时,混合并行方法生成网格的时间消耗随着线程数量和网格单元数量的增加而减少.3组使用不同求解器的数值模拟实验结果表明,该混合并行方法不但可以保证生成网格的质量---可以正常进行数值计算模拟且模拟结果与原方法相比几乎没有差别,而且生成同样质量与数量网格的耗时最多可以缩短至未使用OpenMP并行方法之耗时的1/4以内.

一种基于OpenMP和MPI的非序贯蒙塔卡罗暂态稳定评估的动态混合并行化方法

为了提高暂态稳定性分析中非序贯蒙塔卡罗串行算法的计算效率,提出并实现了一种基于OpenMP和MPI的风险评估混合动态并行算法。利用动态规划规则将蒙塔卡罗抽样样本点以MPI方法分配给计算机集群上的多个PC进程,再在各进程内采用多线程的并行计算模式对系统故障的分析处理的循环部分进行OpenMP并行分解。大量实验模型的测试和数据分析表明,在保证准确度的前提下,算法取得了理想的并行效率,普通集群最高达到了3.28倍的加速比,混合集群最高达到了5.06倍的加速比。

基于MPI和OpenMP的重力及重力梯度数据并行正演算法研究

为提高重力及重力梯度数据的正演效率,笔者引入基于MPI (Message Passing Interface)和OpenMP (Open Multi-Processing)的并行计算,通过对比分析不同数据规模的网格数和模型体个数对并行效率和加速比的影响,得出随着正演数据规模的增加,并行效率和加速比均得到提高。同时对比了基于MPI和基于OpenMP的两种并行方式的性能,结果表明,重力及重力梯度数据正演的并行计算中MPI的提速能力优于OpenMP,且在较大规模数据的正演计算中基于MPI的并行效率优于基于OpenMP的并行效率。