MPI动态负载平衡策略的研究与实现

集群环境下的并行计算越来越被广泛应用,MPI是集群系统中最重要的编程工具。在并行处理过程中,负载平衡起着很重要的作用,它直接影响到整个算法的效率。文中结合MPI编程环境下的具体特点,提出了基于负载益处估价的方法来判断是否进行任务迁移,给出了负载实时监测和调度的算法,并在每个节点机上间隔性地进行测试。最后在搭建的MPI环境下,运用并行排序方法进行了验证。实验结果表明采用负载前后有了很明显的提高,特别是随着任务量不断增大的情况下提高的效果更加明显。

MPI并行程序设计的负载平衡实现方法

MPI是目前集群系统中最重要的并行编程工具,它采用消息传递的方式实现并行程序间通信。在MPI并行程序设计中实现负载平衡有着重要的意义,可以减少运行时间,提高MPI并行程序的性能。负载平衡又可分为静态负载平衡和动态负载平衡,对于静态负载平衡,提出了一种分配任务的算法,可有效地按照节点的计算能力,在节点间分配任务;对于动态负载平衡,提出了一种在MPI并行程序中实现的方法,可有效地根据节点的负载情况,在节点间迁移任务。

MPI+TBB混合并行编程模型在分子动力学中的应用

为了提高分子动力学模拟在对称多处理(SMP)集群上的计算速度,在分子动力学并行方法中引入MPI+TBB的混合并行编程模型。基于该模型,在分子动力学软件LAMMPS中设计并实现混合并行算法,在节点间采用MPI及空间分解技术实施进程级并行,节点内采用TBB及临界区技术实施线程级并行。在SMP集群中的测试表明,该方法在体系较大以及节点数较多时可以明显减少通信时间,使加速比在纯MPI模型上提高45%。结果表明,MPI+TBB混合并行编程模型可促进分子动力学并行模拟且效率明显提升。

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。

MPI程序中两种通信原语相关性研究

基于并行计算中将相同数据模块传递给所有处理器的实验,评估并比较了MPI-1标准化库中点对点通信与广播通信的性能.在延迟方面性能的比较是通过改变处理器的数目和数据模块大小来实现的,而工具Jump-shot-4则用于MPI通信程序性能的详细测试.

基于BEOWULF的PC集群系统设计及并行编程的研究

介绍了机群的概念,重点介绍了Beowulf集群。在此基础上,构建了BeowulfPC集群,并详细介绍其软硬件的配置.最后,通过对MPI的介绍,结合实例,对系统进行了性能评测。此系统已运用于实际工作中,取得了良好的效果。

Rocks高性能计算集群的建立和管理

论述了用Rocks集群操作系统来搭建和管理具有高性能计算能力的PC集群的方法和过程,并以目前流行的几种支持并行计算的第一性原理软件包ABINIT及VASP为例,详细说明了Sun Grid Engine(SGE)对用户计算任务管理的方法和因此而显示出的优越性,同时还探讨了各种软件在集群上的加速比问题。

TBB多核编程及其混合编程模型的研究

多核处理器越来越普及,如何通过软件技术最大提升CPU每个核心的使用率,成为热点问题。引入多核并行编程模型Threading Building Blocks,并与raw threads、Open MP进行各方面详细比较,分析了其优劣。并研究了TBB结合MPI在SMP集群系统上实现高效的混合并行计算应用的方法。最终发现TBB在多核编程方面有显著的优势。TTB和MPI的结合,又为多核处理器结点集群提供了并行层次化结构,大大优化集群的性能。

基于SMP集群系统的并行编程模式研究与分析

并行计算技术是计算机技术发展的重要方向之一,SMP与集群是当前主流的并行体系结构。当前并行程序设计方法主要采用基于消息传递模型的MPI和基于共享存储模型的OpenMP,两种编程模式各有特点和适用范围。对SMP集群以及MPI和OpenMP的特点进行了分析,介绍了在SMP集群系统中利用MPI和OpenMP混合编程的可行性方法。

众核处理器和众核集群的并行模拟

模拟器是计算机体系结构研究的重要工具.近年来并行计算机体系结构的发展给计算机模拟带来了巨大的挑战.一方面,随着体系结构朝着多核以及众核处理器发展,模拟的目标系统规模随着模拟核数以摩尔定律的速度增加而不断增大;另一方面,串行模拟的速度因为模拟器运行所在宿主机主频提速减缓而停滞不前.上述两方面的原因使得传统的串行模拟方式无法满足对新兴体系结构模拟规模和速度的需求.以众核处理器和众核集群这两种体系结构为例,并行模拟技术在并行计算机体系结构模拟中是必要而且可行的.对于众核处理器的模拟,使用并行离散事件模拟对其进行加速,在模拟精度不变的前提下,提高模拟速度10.9倍.对于众核集群的模拟,模拟的目标系统总规模达到1024核,并且支持MPI/Pthreads混合编程的运行环境.

一种SMP机群下程序并行化模式的设计与应用

基于SMP机群并行编程环境下,提出了一种MPI+Pthread的程序并行化模式。使用这种并行模式实现了对生物DNA序列拼接程序Phrap的并行化。具体分析了Phrap程序的实现流程,对每一流程针对性的提出并行化方案。并且在曙光3000高性能计算机上得到了实现,获得了较好的性能。

集群环境下并行编程环境研究

研究了集群环境下并行编程的两种模型——PVM和MPI,分析了基于PVM模型的PVM++,CPPVM2种编程工具的发展情况、编程环境及各自特点;同时分析了基于MPI模型下提供开放资源的MPICH,LAM/MPI,MPIJava编程工具的发展情况、编程环境及各自特点.提出了集群编程环境将朝着面向对象的并行程序设计、广泛的异构环境支持、高性能计算程序设计的可视化等方向发展.

基于Windows平台的PC集群并行计算技术

介绍一种基于Windows系统平台的、用于实现高性能计算的PC机群并行环境,详细描述了它的体系结构及其构建中的关键技术;并结合一个实际系统的应用实例简单说明了其构建方法和在其环境中进行并行程序设计的基本过程。