多群粒子输运问题在多核集群系统上的混合并行计算

本文分析了非结构网格多群粒子输运Sn方程求解的并行性,拟合多核机群系统的特点,设计了MPI/OpenMP混合程序,针对空间网格点采用区域分解划分,计算结点间基于消息传递MPI编程,每个MPI计算进程在计算过程中碰到关于能群的计算,就生成多个OpenMP线程,计算结点内针对能群进行多线程并行计算。数值测试结果表明,非结构网格上的粒子输运问题的混合并行计算能较好地匹配多核机群系统的硬件结构,具有良好的可扩展性,可以扩展到1024个CPU核。

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。

多核环境下AREM模式混合并行计算研究

使用多核处理器已成为构建高性能计算机系统的主流方式。结合多核高性能计算机系统集共享内存结构和分布式内存结构于一体的体系结构特点,对AREM模式开展MPI/OpenMP混合并行计算研究与实现。性能测试结果表明,使用MPI/OpenMP混合并行计算可以将并行应用扩展至更大处理机规模,缩短计算时间,不对原程序结构做大的改动、以增量方式和较小的并行化代价,取得比较好的并行计算效果。

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。

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.

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.

MPI+OpenMP混合并行编程的分析

简要综述并行计算的思想,并对分布式内存结构和共享式内存结构两种结构的特点进行比较。叙述如何应用Open MP和MPI进行混合编程,以及相应的混合编程模型。通过一个实例,针对多核CPU组成的SMP构架的集群,实现Open MP和MPI混合编程的性能对比和结论分析。

MPI+OpenMP混合编程在三维电磁辐射计算中的应用

在多核CPU集群环境下,采用MPI+OpenMP混合算法,实现了FDTD算法电磁场点源辐射数值模拟计算,有效解决了传统的FDTD算法在大数据电磁辐射计算中空间和时间上的不足的问题,并运用区域分割、子区域数据通讯、合并嵌套等方法提高程序的并行性,最后对计算结果进行正确性验证.通过在上海大学高性能集群上与MPI算法进行性能对比,结果表明,利用MPI+OpenMP获得了较高的加速比,并有效地节省计算资源,加快计算速度.

基于多核集群的MPI+OpenMP混合并行编程模型研究

现代计算机处理器个数的增加将高性能系统的计算速度推向更高的层次。基于SMP节点的集群系统占主导地位,这种跨节点的分布式内存系统与节点内共享内存系统的结合向开发人员提出了新的挑战。为了充分利用硬件的计算能力,计算机科学家已经提出了许多针对各种系统架构的并行编程模式。作为目前比较流行的层次化并行模式,MPI适合用于集群节点间的并行而OpenMP被用在节点内部进一步细粒化的并行。本文对这两种编程模式以及MPI+OpenMP混合编程模式进行研究,实现了将矩阵的乘法运算分别用纯MPI模式和MPI+OpenMP混合模式并行化。在基于Intel Xeon5650集群系统上,用不同规模大小的矩阵分别在单节点内和多节点的情况下测试了两种并行模式的性能。

混合并行编程模型下的接触问题并行计算

接触问题广泛存在于汽车碰撞、金属成型、异常跌落、武器穿甲等工程应用和现实生活中，接触问题的并行数值模拟对于安全问题、武器模拟等非常重要。当前，节点内部多处理器共享内存而节点间分布式内存的多处理器集群（CLUstersof Multi Processors，CLUMPs）是并行机的主流配置。这种体系结构为混合并行编程模型提供了平台，混合编程模型可采用MPI＋OpenMP实现。

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。

一种基于OpenMP的并行混合PVS算法

针对传统串行混合PVS(principal variation search,主要变例搜索)算法的计算量大、执行耗时长和无法利用多核资源的不足,提出了一种基于OpenMP(open multi-processing)的并行混合PVS算法。该算法应用了PVSplitting(主要变例分裂)策略,自底向上将博弈树每一层的首个PV节点的每个分支的搜索线程化,利用多核CPU并行执行,并对临界区和线程调度进行了合理设计,以提高搜索效率。最后,基于一个真实的中国象棋博弈系统进行了实验,结果表明,该算法拥有较高的剪枝率和加速比,能够明显提升混合PVS算法的执行性能。

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。

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。

多粒度并行计算集群研究与应用

提出了采用双核处理器的共享存储多处理机(SMP)作为计算节点时,多粒度并行计算集群的结构。研究了此类系统的并行计算粒度和优化方法,描述了该集群MPI+OpenMP的多粒度并行计算平台构建方法。利用此平台,实现了求解现行方程组的SOR迭代算法,通过数值测试,表明此类集群具有良好的计算性能。

多色SSOR-PCG的MPI+OpenMP混合编程实现

针对对称逐步超松驰预处理共轭梯度(Symmetric Successive Over Relaxation Preconditioned Conjugate Gradient,SSOR-PCG)法并行化时每步迭代都要并行求解2个三角方程组的困难,采用多色排序技术提高并行度,基于MPI+OpenMP混合编程模型开发适合于分布共享内存计算机的并行程序,通过测试选择有效的MPI通信函数,并给出3种避免共享数据竞争的措施,供不同规模问题和不同内存容量计算机情况选用.

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。