PVM与网络并行计算

松散耦合的异构型并行处理系统近年来又有较大的发展，这种只能支持粗粒度并行的计算环境，由于通讯硬件的更新和软件环境的开发，其性能已经能够与某些ＭＰＰ机相媲美，因而形成并行处理领域一个强有力的分支─—网络计算。本文围绕ＰＶＭ，讨论网络计算的软件环境，概述其特色和发展，并与其它基于消息传递的软件环境相比较。最后预测ＰＶＭ未来可能面临的问题和发展方向。

PVM应用移植到MPI问题的探讨

消息传递方式是广泛应用于一些并行机，特别是分布存储并行机的一种模式。ＰＶＭ（ＰａｒａｌｌｅｌＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅ）和ＭＰＩ（ＭｅｓｓａｇｅＰａｓｓｉｎｇＩｎｔｅｒｆａｃｅ）都是目前是广受欢迎的基于消息传递的并行程序库，其中ＰＶＭ的消息传递接口，因其简单性，而没有给用户最大的灵活性以实现最佳的性能：为此，消息传递标准的讨论会工作组制定了消息传递接口ＭＰＩ标准，为ＰＶＭ实现最佳性能提供了可能。该文通过对ＰＶＭ和ＭＰＩ的比较，指出了从ＰＶＭ应用移植到ＭＰＩ应用时有利的方面和潜在的缺陷。如果一个应用程序能避开这些缺陷的影响，那么它就能够从移植中提高通信的性能，从而提高其分布式计算的性能。

PVM特性(英文)

目前 ,计算机应用越来越复杂 ,单台微机已经不满足需要。因此 ,基于网络机群的并行处理引起了许多专家的关注。PVM(ParallelVirtualMachine)是一种消息传递库。它为用户提供了一个并行处理环境。

网络并行方式的PVM异构计算环境

ＰＶＭ（ＰａｒａｌｌｅｌＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅ）是异构计算环境下消息传递模型实际应用的成功范例．它将计算机网络上的各种机器抽象映象成一台具有高性能计算潜力的虚拟并行机，构成开发和运行大型并行应用软件的灵活、简洁且完整的程序设计环境，在分布式高性能计算领域为人们所广泛接受，成为网络并行计算技术领域中消息传递程序设计模型的事实标准之一．本文介绍ＰＶＭ的结构、模型和技术发展；分析了典型应用和实验数据，最后对ＰＶＭ进行评价并给出结论．

PVM网络并行计算实现方案

使用双网卡方案实现了基于PVM平台的网络并行计算环境，并在该环境下测试了并行整体光照算法。对实际的测试结果进行了分析，讨论了利用PVM进行网络并行计算的机制和优化方法。

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。

并行计算技术及其在勘探地球物理学中的现状与展望

本文详细阐述了并行计算技术及其在地球物理勘探数据处理中的发展现状和发展趋势,分析了几个代表性的并行算法实例.这些结果表明,在拥有强大的并行机的基础上,基于并行计算开发环境(MPI和PVM等)设计高效的并行算法,通过分配合理的并行粒度、通信开销、负载平衡等执行高效的并行计算,可以有效加快处理速度、降低成本.目前,并行算法在地震数据处理中应用已较为成熟,近年来向更实用的基于PC机群的并行技术发展.然而,在非地震方法中,并行算法应用较少见文献报道,研究尚处于初级研究阶段.在大地电磁的二维和三维正、反演问题上,并行计算技术逐渐得到越来越多关注和重视.随着资源和能源需求的增长,地球物理勘探向深度和广度快速发展,大幅增长的数据量使得高性能并行计算机和高效的并行算法在勘探地球物理学中的发展和应用将占据愈来愈重要的地位.

介于消息传递界面和并行应用之间的通信库系统功能分析

介于消息传递界面和并行应用之间的通信库系统对开发高性能的可靠、易维护的大型并行应用提供了支持。文章以BLACS和OilCL为例,从进程抽象命名,基于源的消息选择,非阻塞通信和集体通信等方面分析了介于消息传递系统和并行应用之间的通信库系统功能。

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 .

基于消息传递的网络并行计算环境

在分布式计算机系统中,由于处理机间无共享内存,因此采用消息传递的方式实现处理机间的数据交换。文章介绍了消息传递接口标准和几种典型的并行计算环境,讨论了基于消息传递的网络并行编程环境的特点,并对其开发进行了初步探讨。

MPI网络并行计算系统通信性能及并行计算性能的研究

本文研究了基于ＰｅｎｔｉｕｍＰＣ和１００Ｍｂｐｓ交换式以太网的机群系统的ＭＰＩ并行计算环境的通信及并行计算性能，并将其模型化。并且通过对典型应用实例的测试，分析了通信性能对并行计算性能（加速比。

格网DEM水系提取并行算法研究

作为数字地形分析的重要内容,基于格网DEM的水系提取包括DEM预处理、汇流累积及河网分级3个子过程。面对海量DEM数据,单机计算十分耗时,很难满足用户的时间相应需求。该文分析了提取过程的串行实现,基于MPI并行化工具,提出了基于双栈的并行策略,实现了DEM预处理、汇流累积及河网分级串行算法的并行化,完成了水系提取的并行计算。在配置Linux操作系统的集群环境下,利用不同大小的DEM数据,测试了算法的并行性能,结果表明并行算法运行时间明显低于串行算法,具有较好的并行效率。

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 。

考虑系统特征的异构计算负载平衡

异构系统上调度的目标是平衡计算负载 ,以获得最短的并行计算时间 .提出了一个最大异构调度算法 ,充分考虑了系统对于程序的处理特征及系统的结构和状态 ,试图在合理的前提下充分利用所有的处理器资源 .实验中 ,在不同的负荷状态下测定了各原语对应于各种调度方案的执行时间 .结果表明 ,该算法在缩短程序响应时间方面取得了很好的效果 .

异构环境下MPI通信技术研究

异构环境下的高性能计算技术是当前获取高性价比计算平台的重要方法,在MPI系统中提供用户透明、高性能的异构支持是实现异构环境下进程间通信的自然选择,相关技术研究已成为高性能计算领域急待解决的问题.本文对网络异构和处理器异构进行了详细阐述,分析它们对MPI通信的影响;然后基于Open MPI系统,对这两类异构问题的具体实现进行介绍,测试并分析它们对通信性能的影响;最后展望了这一研究方向的技术难点与发展趋势.

网络环境下的并行计算模型

1.引言所谓网络并行计算就是将一群计算机系统用网络以某种结构互连起来,充分利用各系统资源,统一调度,协调处理,以实现高效的并行处理。它是并行分布式计算领域近年来比较活跃的研究领域。由于网络技术的发展,特别是局域网中高速数据通讯网络的出现,使得利用工作站集群(NOW或COW)作为并行计算的平台越来越具有吸引力,同时也出现了许多支持异种机网络计算的软件工具环境,如MPI、PVM、EXPRESS等。NOW与巨型机和MPP系统相比,具有很高的性能价格比。

消息传递型片上多核系统的设计

基于消息传递的编程模型设计了一款片上多核系统,该系统在4$4的2Dmesh片上网络中集成了16个小型RISC处理器,这些处理器各自使用一个可配置的私有SRAM用于指令和数据的存储,而处理器间的数据包通信则通过虫孔交换的路由器及网络接口实现.此外,在软件层面实现了基本的数据传输与进程同步接口,并采用SPMD并行模式设计了3个应用案例,以对该系统进行验证和性能分析.仿真及FPGA测试结果表明,对于整数矩阵乘法、浮点FFT计算以及基于灰度图像的模板匹配问题,该多核系统的并行加速比最高可分别达到7.6,10.5和15.9.

基于能耗的协同感知消息传递方法

针对无线网络的断接性和移动终端的能耗问题,从保证协作者之间安全、可靠、高效的传递感知信息,减少感知信息的响应时间,达到节能目的的角度出发,给出了一个基于能耗的感知模型。使用消息队列收集感知信息,在网络断接的情况下在队列中缓冲消息,连接恢复时发送消息,从而保证了消息的流动性。同时,从节省能耗角度出发,采用上下文存储机制减小网络中传输的感知消息大小,减小响应时间,达到减少能耗的目的。最后,对协同感知方法的性能与几种典型方法进行了分析和对比,验证了本文方法的可行性和良好特性。

大规模并行处理系统互连通信的新技术研究

本文综述了大规模并行处理系统研究工作的概况，指出其研究热点和关键技术是实现高效的互连通信。文中重点介绍了该领域的研究内容：结点结构、网络接口、切换技术、拓扑结构、路由算法、通信机制、通信协议。

分布式系统并行编程的简单方法

本文以并行矩阵乘法为例子，给出在ＰＶＭ，ＥＸＰＲＥＳＳ以及ＮＸ环境上的并行程序实现．通过对这个简单例子的分析，归纳出在一般情况下并行程序设计应采取的策略．这里介绍的并行程序设计方法，特别对大型应用问题的并行移植是非常有用的。