基于MPI的黄河下游二维水沙数学模型并行计算研究

基于MPI的消息传递实现了黄河二维水沙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、共用节点通过规约等进行特殊处理,一方面尽可能减少了通讯量,另一方面也避免了消息的阻塞。采用曙光4000A并行计算系统的8个CPU进行计算的加速比达0. 8,同时,多CPU并行计算极大地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。

OpenMP在水动力数学模型并行计算中的应用

采用PGI Fortran7.1-2(Portland Group)的OpenMP技术对二维水动力数学模型进行了并行优化试验。并行后,数学模型运行时间明显减少,在对同一算例的水流计算模拟中,串行和并行所需运行时间分别为5 336.781 s和3 454.296 s,平均加速比为1.56,平均并行计算节省时间36%,明显提高了水动力学数学模型的运算速度。

平面二维非均匀泥沙OpenMP并行计算模型

为实现平面二维非均匀泥沙模型并行计算,采用OpenMP指令对串行源程序进行改造。基于三角形-四边形混合网格的平面二维非均匀泥沙有限体积模型具有显式求解时网格单元相互独立性这种特性,Fortran串行源程序无需进行较大的修改,只要在循环计算和数组整体操作部分嵌入OpenMP循环并行指令和数组并行指令,即可实现并行计算。案例分析结果表明,在并行线程数目等于计算机固有线程数目时,并行加速比达到最大值1.55;OpenMP技术使用线程间共享内存的方式协调并行计算,很适合在多核计算机上运行,且编程简单灵活,将随着计算机硬件性能的提高得到更广泛的应用。

基于MPI的分布式水循环模型并行计算性能研究

为满足分布式水文模型快速模拟的需要,引入并行计算技术。基于MPI编程模型实现了WEP-L分布式水循环模型产流模块的并行编程,采取子流域任务划分和对等模式实现了模型的并行设计。为了减少进程间的通信时间,在产流计算之前,数据按随年、月、日变化以及不随时间变化分成四类,分批进行通信;产流计算完成之后,采用聚合通信方式中的数据收集,快速统计结果。模型并行化后应用于黄河流域,结果如下:(1)随着参与计算的进程数增加,并行计算的加速比呈先增加后减少的趋势,并行效率随进程数增加呈线性下降趋势。(2)模型并行性能受通信开销制约,当通信开销增量大于产流计算时间减少量时,加速比达到峰值4.8。

基于MPI+OpenMP的红外弱小目标检测并行计算

为有效监控红外弱小目标运动的全过程,必须采用多个波段同时探测,但是多波段探测必然带来计算时间的大幅增长,无法满足实际应用中对目标检测实时性的要求。针对这一问题,本文提出一种基于MPI+OpenMP的层次化并行方法,充分利用消息传递模型和共享存储模型的优势,并基于多处理器节点集群进行测试。实验结果表明,该并行程序在保证相同的检测概率的情况下加速比达到8.61,极大地提高了目标检测的效率。

基于OpenMP的多地电模型的并行计算方法——以一维大地电磁测深法为例

传统单一模型的地球物理正反演串行程序的运算效率不足以满足日益提升的工作需求,为了提高数据处理效率,提出一种以地电模型为粒度的并行计算方法。该方法的核心思路是利用地电模型之间的不相关性,采用OpenMP标准对现有的串行程序进行并行化改造,将多个地电模型的正/反演程序分配到多个线程中实现并行计算。这个串并行化改造保留串行程序在算法上的优势和完整性,充分发挥多核心处理器的性能,并提高数据处理的效率。最后,文中结合一维大地电磁测深法正反演程序并行化改造实例,验证了这种并行方法的正确性、适用性与高效性,目的是为解决复杂二维问题提供一种容易实现、大众化的多核并行编程模式。

多核处理器机群Memory层次化并行计算模型研究

多核处理器机群点对点通信同时具有memory纵向层次化特征和横向层次化的新特征.纵向层次化特征揭示了对不同大小和步长的消息进行点对点通信时消息通信中间件对其性能的影响;横向层次化的新特征由intra-CMPi、nter-CMP和inter-node消息通信性能的显著差异引起,目前缺少有效的分析模型.文中提出一种新的memory层次化并行计算模型,对多核处理器机群memory横向、纵向层次化特征进行了统一的抽象.在对多核处理器机群点对点通信和集合通信的开销进行模型分析和实际测试中,新模型的精确性优于现有的未引入memory横向层次化特征的模型.

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。

小浪底水库三维数学模型并行计算研究

基于MPI消息传递实现了小浪底水库三维数学模型的并行编程,采取网格分区和主从模式实现了并行计算,在全局网格和局部区域之间建立了映射关系,并对临界单元和进出口单元等特殊点进行了处理。结果表明:神威-SZNM集群的8CPU并行计算的加速比为5.2,远高于原串行程序在Windows操作系统下采用CVF编译器编译执行的计算速度,极大地缩短了计算时间,提高了计算准确度。

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.

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。

多核处理器并行计算模型研究

针对并行计算机体系结构中没有通用的计算模型这一问题,分析了一些现有的典型计算模型,在同步性、通信方式、参数方面进行比较,以LogGP模型为基础提出一种改进的mzLogGP模型。利用MPI并行算法对满足节点计算资源非独占、网络存在拥塞条件下的并行程序进行分析与测试,通过增加memory层次化层数和网络拥塞指数这两个参数,计算其计算开销和通信开销,将实测时间与预测时间进行比较,可知随节点数的增加系统误差不断减小,说明该新模型能改善并行应用在多核处理器集群平台上运行的性能,具有较好的可扩展性。

一种基于MPI和工作站群集的并行计算

本文主要分析了消息传递的模型及其实现的一种方式MPI,构造了一个四节点基于MPI的工作站群集并实现了求π的并行计算,最后给出性能分析和负载平衡分析。

一种实用的并行计算模型

对于当前流行的工作站集群环境和各类并行机系统 ,文中提出了一种实用的并行计算模型 ,即基于L og GP的非独占异质同步模型 NHBL(Nondedicated Heterogeneous Barrier L og GP) ,它旨在反映具有异质性和非独占性的 NOW计算环境对并行算法设计和分析的影响 ,然后用 NHBL 模型分析了 PSRS算法在国家高性能计算中心 (合肥 )的工作站集群 NHPCC- Cluster和曙光 - 10 0 0 MPP上的代价 ,并用实测结果进行了验证 .

MPI环境下气固两相流动的并行计算

采用Fortran语言自行开发的程序,在非正交贴体坐标系下,采用k--εAp模型。模型的两相湍流模型对一新型燃烧器一次风喷嘴及弯头组件内的气固两相流动进行了数值模拟。在求解过程中,将整个几何区域分解成若干相对简单的子区域,然后分别在各子域上采用SIMPLEC算法对控制方程组进行离散多机并行求解。最后本文分析了计算机集群在数值求解复杂流动问题方面的实用性以及实际所能达到的计算效率。

分布式水文模型区域分解并行计算方法及其应用

针对区域分解并行计算方法中存在任务分配负载不均衡、通信时间长的问题,采用OpenMP编程模型,以WEP-L分布式水文模型汇流过程为例,设计了区域分解并行方法,首先通过子流域拓扑关系表确定子流域属于干流或支流,然后将每一条支流划分为一个水文区域,并保证水文区域中子流域按上游到下游的顺序排序,同时,为了实现分配的负载均衡,设计了基于贪心算法的优化调度,最后将支流任务分配给不同的线程计算,干流子流域采用串行计算。对黄河流域在不同线程条件下并行效果的测试结果表明,基于贪心调度的区域分解并行计算方法能有效提高汇流过程运算效率。

分布式水文模型时空离散化并行计算方法研究

时空离散化并行计算是一种效率较高的并行计算方法,但以往的研究主要基于MPI框架和多树编码规则。为了使应用广泛的Pfafstetter编码的分布式水文模型实现时空并行计算,采用OpenMP编程模型,为WEP⁃L分布式水文模型汇流过程设计了基于Pfafstetter编码的分层模拟单元方法和时空离散化方法。首先分层模拟单元方法根据Pfafstetter编码规则建立子流域拓扑表,使子流域按照从上游到下游的顺序进行分层,然后在此基础上考虑时间因素重新分层实现时空离散化,最后将同一层中时间及空间上互不影响的子流域模拟任务分配给不同的线程实现并行计算。选取黄河流域作为研究区域,在不同线程条件下对并行效果进行了测试,结果表明,汇流并行化提高了模型模拟效率。基于20核的CPU,仅考虑分层模拟单元方法时,加速比最大为4.14,而采用时空离散化方法时,加速比能够达到8.17。

基于并行计算的词共现衰减因子模型实现及评价

提出并实现了一种带衰减因子的词共现模型,可以自动生成包含词与词相关性信息的资源.由于该模型考虑了词与词之间距离的概念,同普通的词共现模型相比,该模型更能准确地描述词与词之间的相关性信息.但因该模型在大规模语料处理中的计算量非常巨大而难以在传统的串行环境下实现.克服这一困难的有效方法是建立并行计算环境下的词共现模型计算模式,通过 MPI 并行群集环境下成功地实现了该模型的计算,取得了理想的加速比和并行效率,为中文信息处理基础资源的建设迈出了实质性的一步.

MPI+OpenMP混合并行编程模型在分子动力学中的应用

针对分子动力学串行计算速度不足问题,设计一种基于MPI+OpenMP的并行编程模型,实现LAMMPS并行计算。从而满足在节点间采用MPI进行消息传递并行,在节点内采用OpenMP共享内存模式多线程并行;最后根据分子动力学自身计算特点,对近邻表的构建以及力的计算进行优化,同时将并行结果和串行结果以及纯OpenMP运行时间和混合模型运行时间作对比。实验结果表明,采用MPI+OpenMP混合并行编程模型不仅能够加快计算速度,而且具有很好的扩展性。

云计算中的并行计算技术分析

本文阐述了并行计算和云计算的关系,简要回顾并行计算的历史,分析了并行计算的重要技术OpenMP、MPI和Erlang,研究了这些技术在中国电信的应用方法,并介绍了中国电信实施云计算、并行计算的指导思想、原则和策略。