基于MPI的并行程序设计研究

MPI是目前国内外比较流行的几种并行编程环境之一,本文探讨了MPI常用的两种编程模式,并给出一个具体的实例说明.     

基于分治法求解对称三对角矩阵特征问题的MPI/Cilk混合并行算法

对称稠密矩阵特征问题的求解通常转化为三对角矩阵特征问题的求解,基于对称三对角矩阵特征求解的分而治之方法,提出了一种基于消息传递接口(message passing interface,MPI)+Cilk多任务并行模型的混合求解算法,采用进程间数据并行和进程内多线程任务并行的方法,实现了对分而治之算法中分治阶段和合并阶段的多任务划分和动态调度。进程内利用Cilk任务执行的有向无环图模型,解决了线程级并行的数据依赖和饥饿等待等问题,提高了程序的并行性;进程间通过粗粒度计算任务的划分,优化了MPI部分的数据通信流程和负载均衡问题。数值实验表明,混合并行算法在计算性能和可扩展性方面都要优于纯MPI并行算法。     

基于MPI的并行PC集群搭建的实现

本文阐述了在Linux和Windows系统下,搭建基于MPI的并行PC集群的过程,实现了各个节点的互通和基于MPI的并行计算.     

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.     

一种基于Linux集群和MPI编程环境的并行计算方法

首先介绍了Linux集群、并行计算和MPI技术的基本概念与方法,深入研究了MPI并行编程环境和集群并行计算模式。然后对MPI进行了分析,给出了Linux环境下MPI编程环境的配置方法,在此基础上构建了一个基于Linux和MPI的集群系统。     

磁性纳米粒子成像高灵敏度正交接收系统

本文通过有限元分析设计高灵敏度磁性纳米粒子成像正交接收系统，提升MPI信号检测灵敏度和磁场匀质性，用于预临床小动物级MPI成像。设计的正交接收线圈组新增加x向接收线圈，并且在z向优化了成像视野面积与接收灵敏度，在预临床小动物级MPI成像平台中经过仿真验证、制备、调试、校验，完成了模型成像和小动物成像实验，结果表明本文方法有效提升了图像质量和图像对比度.      

基于MPI电力系统潮流P-Q分解法的并行算法

为了更快更有效地提高大规模电力系统潮流计算的速度,引入并行处理技术,文中提出了一种基于MPI的电力系统潮流P-Q分解法的并行算法,将潮流计算问题分解为多个子任务在基于MPI消息传递模式的多处理机中同时进行计算.运用该并行算法,针对不同规模的网络进行潮流计算,结果表明,该并行算法能有效地提高电力系统计算的速度,具有广阔的应用前景.     

具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法

为提升磁性纳米粒子三维成像和重构速度,降低三维重构对采样投影数据完备性要求,针对含噪声投影数据三维重构优化问题,本文提出了一种具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法（noise-robust 3D sparse sampling magnetic particle imaging,3D NRSS-MPI）. 该算法通过求解一个由MPI投影成像正向模型l₂范数和稀疏正则约束建立的凸优化问题实现3D MPI图像重构. 模型不受MPI扫描轨迹限制,为不断发展的MPI新技术提供了普适性的基础模型;建立的三维全变分稀疏算子（3D total variation sparse operator, 3D TV Sparse Operator）利用MPI先验信息提升含噪MPI投影数据三维重构的鲁棒性,且可以进行无矩阵运算,大幅提升了运算效率. 通过点源和冠状血管模型成像实验表明,在1/4欠采样下,本文3D NRSS-MPI方法可以有效消除重构图像星状伪影,获取较高的图像信噪比,同时冠状动脉重建结构相似性超过0.701,可以准确地对欠采样、有噪声的MPI数据进行快速而稳健的重建,有效缩短了4倍成像和重构时间.      

基于三支队列的实时云任务节能调度算法

利用三支决策的基本思想,提出了面向实时云任务的细粒度任务合并调度算法.其主要思想是利用客户提交的实时任务的截止时间来计算松弛时间,按照松弛时间将任务放入紧急调度队列、正常调度队列和松弛调度队列.结合虚拟机的实际负载情况,对这三个队列提交任务进行调度.与ETC、ESTC、MTC、ETCMQS、ESTCMQS算法进行对比,结果表明,所提出的算法在满足用户SLA的前提下,能够有效降低云能耗.     

MPICH环境配置中的若干问题及解决办法

本文介绍了在Windows 2000下配置VC 使之能够编译MPI程序的方法,在RedHat Linux下配置微机集群的方法,在Windows和Linux下配置用于查看MPI程序日志文件的图形化阅读器Jumpshot的方法.     

基于MPICH的MPI并行环境分析

目前国内外高性能计算机系统中最广泛使用的并行编程环境是MPI。MPI是国际上的一种并行程序的标准，具有移植性好，功能强大，效率高等多种优点。MPICH是一种最重要的MPI实现，是一个与MPI规范同步发展的版本。论文通过对MPICH源代码的分析，了解MPI函数的内部实现方式，包括：消息传递的实现方式、消息的缓存方式和数据类型的匹配和转换等，并在此基础上，进一步分析该方式的优缺点，改进MPICH的实现方式，同时可以为MPI的改进提供指导。     

基于web的实验报告提交系统

实验报告提交系统是一种新的实验报告提交方式,本文设计和阐述了基于web的实验报告提交系统,并说明了实验报告提交系统的软件功能。     

基于MPI笛卡尔拓扑结构的切片性能分析

通过对MPI并行进程的拓扑结构及其通讯特点进行分析,提出了网络拓扑结构切片的思想,并实现了在MPI中对一般网络拓扑结构进行任意切片的MPI库函数。通过对MPI笛卡尔拓扑结构进行切片实验性能分析,得出构造切片通讯子进行通讯的方法要优于使用原始通讯子的方法。     

MPI模拟分析软件在模具开发与设计中的应用

注塑模具的设计与制造以及注塑成型过程分析是一个繁重的任务,利用MPI软件对模具浇口位置进行有限元分析,不仅为模具设计提供了理论依据,同时还为产品的初步成型仿真奠定了基础,为缩短模具产品的研发周期,促进企业的技术进步起到了良好的推动作用.     

基于占优关系的MPI并行程序死锁检测

随着高性能技术的发展,MPI并行程序得到了越来越广泛的应用,其可靠性也得到了软件工程界越来越多的关注.一个MPI并行程序有多个并行执行的进程,每个进程包含一系列串行执行语句.死锁是并行程序的一类典型错误,本文提出一种基于占优关系的死锁检测方法.首先,根据通信语句之间的占优关系,得到每个进程内,通信边之间的占优关系;然后,通过判定通信边占优关系是否相互违背,检测程序中的死锁.基于上述思想,开发了基于占优关系的死锁检测原型工具,用于检测多个典型的MPI并行程序.结果表明,本文方法能够检测出程序中的死锁缺陷.     

多域MPI运行环境技术

针对MPI互操作问题进行研究,重点探讨了跨域并行计算所涉及的计算资源描述、进程信息交互等技术问题.采用动态虚连接技术优化了点点通信的性能,并采用拓扑感知的聚合优化算法优化了全局通信,实现了多域MPI运行环境Lyra-MPI,支持MPI2.0的动态特性.测试结果表明Lyra-MPI系统的综合能力强,可以很好地支持大规模MPI应用的跨域运行.     

基于PC集群的MIMD并行计算系统设计

论述了PC集群并行计算平台的建立,以及在此平台下的单一系统映像SSI和消息传递接口MPI。给出了一种基于M IMD体系结构和粗任务粒度的PC集群并行计算平台,并通过积分求π并行算法实例验证了该系统的可行性和效能。     

基于MPI的并行程序设计

通过对MPI概述及MPI特点的介绍,说明MPI作为消息传递编程模型,正成为并行程序设计事实上的工业标准。MPI发送不连续数据,主要通过数据打包与解包操作,并且通过列举定积分求解的例子来说明。     

一种面向CellBE处理器的Cell-MPI编程环境

设计实现了一个面向CellBE异构多核处理器的多节点MPI编程运行环境Cell-MPI,实现了包括基本的点到点通信和广播等常用通信操作集合的MPI通信库原型,目的是在有效利用SPE计算能力提高程序运行效率的同时,保持与传统MPI一致的编程模式,减轻应用移植给使用者带来的负担.使用通信延迟、带宽测试程序及实际应用程序对其进行了测试,测试结果表明设计实现的MPI在保持高效通信性能的同时,也有效地利用了SPE,发挥了CellBE处理器强大的计算性能.     

PC集群的建立和MPI并行环境的实现与编程

基于商品化部件的高性能集群计算已逐渐成为一种未来主流的并行计算系统．本文介绍了一种基于WINDOWS和MPI并行编程环境的PC集群系统的建立，介绍了MH的特点以及MPI常用编程模式，并给出了具体的实例说明．