大规模并行程序通信性能分析

选取基准测试程序集SPECMPI的4个程序,以及我国研制的天气预报并行应用GRAPES,在消息传递接口层面(MPI)以及不同的平台上对这5个程序的通信性能进行了插装采集和分析,并使用进程映射的方法进行通信优化.实验结果表明上述方法可完成对较大规模的并行程序的性能数据采集,这对于定位和优化并行程序的性能起到重要作用;在通信性能较差的以太网平台上,进程映射的效果较为明显,而在通信性能较高的Infiniband网络上,进程映射的效果不明显,因此,在选择优化方案时,还需要注意目标平台的性能指标.     

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.     

基于MPI的反应扩散方程的并行计算

以MPI 作为编程环境,实现了反应扩散方程的并行计算.通过比较在单核和双核CPU上的运行时间,可以看出:双核CPU可以大大提高并行程序的运行效率.并且,当并行程序中的进程数为CPU内核数的整数倍时,并行程序运行效率最高.     

基于相互独立检查点的MPI消息日志系统

提出了一种新的MPI消息日志机制及实现原理．它基于发送方的混合日志协议，采用收消息和发消息的全监管机制，使每个进程的消息收、发过程与检查点操作时机相对独立．当一支进程失效时，只回滚该进程本身，减小了因为单支进程失效给整个执行过程带来的进度影响，也使得并行程序具有类似于独立运行程序的自由度．出错过程的相对独立也为同时容多支进程出错提供了，前提．     

一种面向并行程序的代码调试分析工具设计实现

并行程序的应用在提高程序运行效率的同时,也带来了不确定性的错误.这种错误往往难以复现,传统的调试工具越发难以满足并行程序的调试需求.据此提出了一种面向并行程序错误检测以及确定性回放的方法,针对并行程序中容易发生的数据竞争、死锁、原子性违反这几类错误进行检测判断;对并行程序的运行进行插桩以保证程序重复执行时的次序一致.在此理论基础上设计实现了Eclipse插件.通过试验,该工具可以对并行程序易发的错误进行有效的检测判断,较大程度地减少程序调试的工作量.     

MPICH标准通信模式下消息传递机制的研究

MPICH是一种重要的MPI实现,其提供的通信函数对于并行程序的性能有很大影响.论文讨论了MPI消息传递机制,详细分析了标准通信模式下MPICH消息传递的分层结构、传输接口以及消息数据发送和接收过程中的数据拷贝和队列管理的实现方法,并给出了分析结果.     

基于MPI二元合金三维枝晶生长相场法的并行研究

在对Ni-Cu二元合金进行三维模拟时采用了目前最有效的微观组织数值模拟方法—相场法.但是随着空间维数的增多,计算规模小、计算时间长、计算效率低成为突出的问题.为了解决以上问题,探讨基于MPI并行算法求解Ni-Cu二元合金自由生长的三维相场模型,分别采用MPI中点对点通信和组通信对串行程序进行并行设计,并对2种通信模式的加速比进行比较.同时采用不同的划分方法对并行程序中计算域进行划分并比较并行效率.结果表明:MPI并行方法可以使计算规模扩大到1 000个×1 000个×500个网格;在规模相同的情况下,组通信的加速比相对串行程序最高可以达到15.45倍,要高于点对点通信的10.06倍最高加速比;无论计算规模大小,点对点通信均适用,组通信由于数据缓存区的限制,不适用于计算规模较大的情况;面向行划分方式的计算效率和安全性均高于面向块划分方式.     

基于时延Petri网的并行程序的分析

在分析并行程序时,很多问题需要考虑,如通信、同步、数据划分和分配、负载平衡、容错、异构、死锁及竞争等问题,采用一般方法是很困难的.时延Petri网能够很好地描述这些问题,使并行程序的分析变得简单,且有利于并行程序的分割.给出了并行程序的时延Petri网建模方法,并对一个实例进行了分析,得出了并行程序的Petri网模型,对并行程序的分析及验证打下了基础.     

MPICH标准通信模式下消息传递机制的研究

MPICH是一种重要的MPI实现,其提供的通信函数对于并行程序的性能有很大影响。论文讨论了MPI消息传递机制,详细分析了标准通信模式下MPICH消息传递的分层结构、传输接口以及消息数据发送和接收过程中的数据拷贝和队列管理的实现方法,并给出了分析结果。     

一种基于占优度的随机多属性决策方法

针对具有随机变量的随机多属性决策(SMADM)问题,提出了一种基于占优度的随机多属性决策方法.首先,给出了两个方案之间比较的占优度定义;然后通过计算针对每个属性的两两方案比较的占优度,构建占优度矩阵,并在此基础上,运用PROMETHEE Ⅱ方法得到方案的排序结果.结果表明,该方法具有概念清晰、计算过程简单等特点,较好地解决了运用基于随机占优准则的方法可能产生的信息损失问题.并通过一个算例说明了所提出方法的可行性和有效性.