循环携带反依赖的MPI自动并行化研究

传统的面向MPI的自动并行化使用的依赖测试技术,只能确定代码中是否含有循环携带依赖,而不对循环携带依赖的类型进行判定。经研究发现,当循环携带的是反依赖时,代码仍然可以在一定条件下实现面向MPI的自动并行化。基于依赖测试方法和数据流信息,通过创建合理的依赖数据副本,提出了一种循环携带反依赖的MPI自动并行方法。实验结果表明,所提出的方法能够有效识别存在循环携带反依赖的并行循环,将其作为后端生成MPI代码的依据可有效提高MPI程序的效率。

基于Define-Use图的MPI通信求解算法

针对分布存储计算机系统并行编译过程中,为维持数据一致性而产生冗余通信的问题,提出一种优化的通信求解算法。该算法基于依赖关系分析和过程间数据流分析,通过遍历Define-Use图,获得更精确的通信数据,消除过程调用时产生的冗余通信。实验结果表明,将算法所得结果作为后端生成MPI通信代码的依据,可以有效减少通信量,加速比接近手工MPI并行程序。

工控机模拟基于MPI协议的人机界面与PLC通信

文章通过数据采集、分析的方法,解析了MPI协议关键报文格式,可用于实现上位机、现场设备与支持MPI协议的CPU之间的通讯,从而提供了一种高效率低成本的通信方式。此外,通过协议分析,文中用串口通信实现了工控机模拟人机界面(HMI)与PLC基于MPI协议的通信。

基于MPI的GPU集群并行通信系统实现

针对GPU和MPI混合编程本身的复杂性问题,提出基于MPI的GPU并行通信系统:动态管道缓冲池体系(Pipe Dynamic Buffer Pool)。描述PDBP的主要部件、体系结构和实现过程,定义通信协议。该系统采用动态管道池和动态缓冲池技术,对MPI并行通信进行扩展,为CUDA程序员提供简易高效的通信编程接口。实验表明,PDBP具有较高的并行通信效率,特别是在多对多通信模式下,通信效率提高了近9倍。

基于MPI协议的S7—300PLC与多主站通讯的实现

本文介绍了基于MPI协议的西门子S7—300PLC与工控机和触摸屏实现数据通讯的应用实例及其主要设置。为在组态王软件平台下采用MPI协议实现S7—300PLC与多主站通讯提供了一种有一定参考价值的方法。

RoCE协议下基于在网计算的MPI通信优化

高性能计算中,通信上的巨大开销已成为其算力提升的主要瓶颈之一,通信性能的优化一直是一个重要挑战.针对通信优化任务,提出一种基于在网计算技术降低通信开销的方法.该方法在基于以太网的超算环境下,利用RoCEv2协议、可编程交换机以及OpenMPI,实现将归约计算卸载到可编程交换机,支持Node和Socket两种通信模式.在真实超算环境下开展了集合通信基准测试和OpenFOAM应用测试实验,结果表明,当服务器节点数达到一定规模时,该方法在Node和Socket两种模式下相较于传统的主机通信,均呈现出较好的性能提升,其中集合通信基准测试有10%–30%左右性能提升,在应用级测试中应用整体性能有1%–5%左右提升.

基于MPI并行遥感典型地类提取应用

遥感图像地物识别是一项耗时耗资源的处理过程,实际应用中需实现对典型地类的快速识别才能展现遥感卫星具有高频次重访、高时效观测、快速机动观测的特点和优势。该过程涉及海量数据和多种地类特征识别算法,这些算法实现方式各异,与图像数据产品生产和业务系统处于差异化的平台环境下,这给遥感图像数据产品生产和业务系统构建带来了一定的困难。文中提出了一种基于MPI高性能并行消息处理模型的典型地类特征高性能处理模型和框架,能有效地支持业务系统和地类特征识别算法的异构开发环境,并提供多节点多进程的高性能并行任务处理,具有支持异构编程、海量数据高性能处理、跨平台可移植性等特点。该模型框架为自然灾害监测、气候变化研究、农林资源监测、地震环境调查、陆地植被调查、森林及水资源调查等工作的典型地物识别、产品生产以及业务系统运行提供技术支撑和方法指导。

基于“嵩山”超级计算机的UCX库分析与优化

UCX是一个经过生产验证的优化通信框架,适用于当前的高带宽和低延迟高速网络。UCX作为“嵩山”国产高性能计算平台的通信中间件,提高了并行编程模型在InfiniBand(IB)高速互联网络上的开发效率,同时其性能也会直接影响上层应用的通信能力。基于“嵩山”超级计算平台,对平台上的UCX框架进行分析与性能测试,在此过程中归纳IB适配器通信存在的局限性以及UCX在通信传输选择中的不合理性。针对这些问题,根据“嵩山”超级计算平台的网络架构特点,在参数层面进行调优,使得UCX适配“嵩山”平台的Socket Direct架构;在代码层面修改UCX对传输的选择逻辑,使得UCX在选出共享内存传输后不再选择网卡进行传输,从而解决节点内的进程间通信抢占HCA卡资源的问题。同时,修正UCX中KNEM共享内存的带宽设置,使UCX在共享内存CMA和KNEM传输的选择上更加合理。实验结果表明,使用优化后的UCX在100个节点间进行allgather集合通信测试时,相对优化前延迟至多降低80%,节点内alltoall集合通信延迟至多降低70%,gather集合通信延迟至多降低45%。改进后的UCX通信库为“嵩山”超级计算平台上的并行编程模型和应用提供了更好的互联网络支撑,明显提升了平台的集合通信性能。

水动力学数学模型并行计算技术研究及实现

基于MPI(Message Passing Interface)消息传递实现了黄河二维水动力学数学模型的并行编程。以数据的分布存储作为区域划分的依据,实现了计算量的负载平衡;在全局网格和局部区域之间建立映射关系,并且在临界单元、进出口单元、共用节点等通过规约等进行特殊处理,一方面尽可能的减少通讯量,另一方面也避免消息的阻塞。采用曙光4000A系统的8个CPU进行计算的加速比达0.8,多CPU并行计算极大的提高了计算任务的容量,使得无法在单机上完成的巨量计算成为可能。

玻纤中水回用监控系统的研究

本系统基于S7-200 PLC和MCGS实现远程实时监控,在中央监控控制室利用MPI协议进行通信,集中控制管理污水处理设备的运行、离心水泵的开启与停止,并对污水处理设备、污水储水池、离心水泵、中水蓄水池等进行视频监控,从而达到玻纤中水回用系统远程监控、全自动运行的目的。

基于S7-300/200 PLC和Modbus协议的电力参数采集系统

介绍了基于S7-300/200 PLC和Modbus协议的电力参数采集系统的硬件结构和S7-200 PLC的程序设计,阐述了S7-300 PLC通过MPI通信读取S7-200 PLC中存放的电量参数的过程。实际应用表明,该系统应用简便,运行稳定可靠,在工程上具有一定的参考意义。

一种面向中规模科学计算的网络协议设计

科学计算一直是计算机应用的一个重要领域 .利用工作站机群进行集群计算 (cluster computing)已经成为科学计算的一个重要方式 .本文提出了一种新型的确定型通信机制及相应的上层专用网络协议设计 .实验数据证明 。

通信对机群并行计算性能的影响

分析了通信和计算重叠模型及 L og GP模型 ,指出各通信参数对并行计算性能的影响 ,结合并行程序的特征介绍了在机群环境下改善并行计算性能经常采用的五种通信方式 :采用高速网络、采用用户级通信协议、利用 SMP通信、动态预取或迁移数据、消息合并发送 ,详尽测试了各种方式影响性能情况并分析了其特点和适用范围 .采用高速网络是最常用的方法 ,性能提高明显 ,适用于各类应用程序 .需要传送大量小消息的并行程序还应采用用户级通信协议 .对于特定的一类应用程序 ,采用消息合并发送方式提高性能最多 .采用动态预取或迁移数据和利用 SMP通信时要慎重 。

PLC的大型牵伸卷绕机的应用研究

本文介绍了大型牵伸卷绕机的计算机控制系统,以西门子MMV型变频器为驱动装置,西门子PLC300为控制核心,根据西门子USS协议和MPI协议,实现PLC与变频器、TP27触摸显示屏的通信,取得了较高的控制精度和稳定性,充分满足生产过程的需要,具有广阔的应用前景。

动力锅炉双碱法脱硫系统DCS设计

双碱法脱硫是目前世界上应用最多的烟气脱硫工艺。本设计以双碱法脱硫理论为基础,采用西门子S7-300PLC为控制核心,上位机通过MPI通信协议与PLC通信并重点对脱硫塔PH值,碱罐液位,循环泵压力,进水口流量等现场信号进行集散在线监测与控制。

湿熄焦PLC控制系统的设计与实现

为了提高湿熄焦控制的自动化程度与精度,设计了一种以可编程逻辑控制器(PLC)为核心的湿熄焦控制系统。该系统下位机采用西门子S7-200PLC,通过MPI通信协议与上位机监控系统建立通信连接,从而实现了对湿熄焦过程的全自动控制与实时监测,提高了熄焦工艺的质量及生产效率。经过焦化企业的实际应用证明,该系统操作简单,具有较高的精度和稳定性,能满足湿熄焦控制的实际需要。

PLC在门座式起重机中的应用

门座式起重机电控系统由起升、行走、旋转、变幅控制柜,PLC控制柜,TP27-6触摸屏等组成。PLC控制柜选用S7-300可编程控制器和1对IM365接口模块。触摸屏和CPU314的通讯采用MPI协议。其控制软件由行走机构、起升机构、旋转机构、变幅机构子程序和触摸屏监控子程序构成。触摸屏软件采用Siemens组态软件ProTool编写。

移车台的智能化控制

随着铁路交通快速的发展,移车台在检修基地使用越来越广泛。介绍了智能化的控制移车台,可以快速移动、自动定位,高效地完成移车作业。智能化的移车台通过PLC和触摸显示屏组成控制系统,可以进行模拟显示,数字定位控制,自动对轨。