基于JIAJIA系统的消息传递和共享存储编程模式比较

为了研究基于软件DSM系统的OpenMP实现，该文以一类具有代表性的用户题为例，分别测试了其基于JIAJIA系统的两种实现方式的加速比：一种是用JIAJIA提供的消息传递系统调用，实现一个类MPI版本（方式1）；另一种是用多个处理机对共享数组的读写来替代消息传递系统调用（方式2）。测试结果发现，对少量处理机系统，两种方式还具有可比性，但是，随着处理机数的增多，共享存储应用的性能急剧下降。通过对测试结果的分析及对用户题的进一步测试，发现方式2的时间主要花费在做一致性处理和缺页中断处理而导致的大量小消息通信上。测试表明，JIAJIA共享存储程序一般会比MPI程序导致更重的网络负载。要在JIAJIA共享存储基础之上建立一种实用的共享并行计算环境，尤其在支持OpenMP等共享编程语言方面，还有待进一步工作。     

PC机群上共享存储与消息传递的比较

共享存储和消息传递是目前两种主流的并行编程模型.一般认为,消息传递的可编程性不及共享存储友好.OpenMP是目前共享存储编程的实际工业标准.机群OpenMP系统在机群上提供了OpenMP编程环境,具有易编程和可扩展的特点,但是其性能如何一直是关注的热点.以机群OpenMP系统OpenMP/JIAJIA和典型的消息传递系     

GRAPES四维变分同化系统MPI和OpenMP混合算法研究

本文阐述了MPI和OpenMP的编程模式,并在此基础上利用MPI和OpenMP混合并行的方式,即:在节点内应用OpenMP共享存储、在节点间应用MPI进行消息传递的模式,对我国自行研发的数值天气预报系统GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction Syste)进行测试,。结果表明,混合并行算法比原来的单纯的MPI模式有更加理想的并行效率和加速比。     

PC机群上JIAJIA与MPI的比较

对JIAJIA和MPI (message passing interface)是进行了比较.JIAJIA和MPI分别代表共享存储和消息传递的编程模式.MPI显式进行数据传输,编程复杂;JIAJIA由底层维护数据一致性,并附加提供简单的消息传递函数,编程容易、灵活.JIAJIA分配共享内存时开销较大,初始化时间比MPI长.提出了一个关于并行加速比与进程数目之间关系的近似经验公式,推出JIAJIA和MPI性能差距随着进程数目的增多而增大的结论.测试结果表明,大部分应用程序的JIAJIA和MPI版本的并行性能差距不超过10%.对于通信量很小的应用程序,其JIAJIA和MPI的性能差距较小,而通信量本身较大的应用程序,其JIAJIA和MPI的性能差距主要取决于运行时产生的实际通信量.     

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。     

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。     

基于MPI和OpenMP混合编程的非负矩阵分解并行算法

非负矩阵分解(NMF)作为一种数据降维和特征提取的有效工具,已经在文本聚类、推荐系统等多个领域得到应用,但是其计算过程比较复杂。对此,提出一种基于MPI+OpenMP的混合层次化并行NMF方法,其充分利用基于MPI的消息传递模型和基于OpenMP的共享存储模型各自的优势,并基于多核节点集群进行测试。实验结果表明,所设计的并行NMF算法达到了较高的加速比,能有效处理高阶矩阵的非负分解,极大地提高了计算的效率。     

一种适用于机群OpenMP系统的有效调度算法

OpenMP作为共享存储并行编程标准，以其良好的易用性、支持增量并行等特点成为并行程序设计的主流模型之一．OpenMP标准是针对UMA共享存储结构制定的，其循环调度机制只考虑了负载平衡而无须考虑数据分布．然而在机群OpenMP系统中，数据局部性是影响性能的关键因素．针对OpenMP标准中静态调度策略不适合机群计算的缺点，提出了一个充分体现拥有者计算原则的LBS调度算法，并通过扩展制导的方式在机群OpenMP系统（OpenMP/JIAJIA)上加以实现．测试结果表明，LBS算法对于机群OpenMP系统很有效．     

SMPCluster：如何开发两级并行

本文由基础的Linux操作系统入手，考察在一个SMP系统内部的两种不同的并行实现机制：代表共享存储模型的线程模型（和OpenMP模型）和代表消息传递模型的MPI模型。然后，通过分析应当如何结合节点和节点内两级并行得出：从效率和易用性的综合考虑，在LinuxSMP Cluster上应当直接使用利用共享内存进行通信的MPI进行编程。     

COUPL+:并行PDE求解函数库

COUPL＋是一种基于消息传递模型的并行库,它将并行程序巾需要处理的数据划分、消息传递函数的调用等都封装在其函数中。COUPL＋可以简化在分布式存储结构并行机上编写基于网格的应用程序的任务。该文简要介绍了COUPL＋的基本原理,以及它与MPI、OpenMP和HPF的特性对比;并且使用COUPL＋实现了共轭梯度法和结构化网格计算两种并行计算中常用的任务,也对比了使用MPI和HPF的性能差异。     

适合机群OpenMP系统的制导扩展

OpenMP以其易用性和支持增量并行的特点成为共享存储体系结构的编程标准．机群OpenMP系统在机群上实现了OpenMP计算环境，它将OpenMP的易编程性和机群的可扩展性结合起来，是很有意义的．OpenMP的编程方式主要有循环级和SPMD两种，其中循环级方式易于编程而SPMD方式难于编程．然而在机群OpenMP系统中获得高性能OpenMP程序，必需采用SPMD方式．该文描述了适合机群OpenMP系统的一个简单的OpenMP制导扩展子集(包括数据分布制导、循环调度模式)，并在机群OpenMP系统OpenMP／JIAJIA上进行了实现．应用测试表明，利用这些制导扩展进行编程，既保持循环级方式的易编程性又获得与SPMD方式相当的性能，是有效的编程方式．     

机群系统中基于MPI的多维稀疏数组传递方法

机群系统是一种分布存储系统，它主要利用消息传递方式来实现各结点之间的通信。而MPI（Message Passing Interface）作为一种基于消息传递的并行程序设计环境，已广泛应用于多种并行系统，尤其是像机群系统那样的分布存储并行机。该文主要探讨了MPI中的消息传递调用接口，提出了几种有效的在结点间传递多维稀疏数组的方法，并通过实践加以比较。     

基于SMP集群系统的并行编程模式研究

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。本文对SMP集群以及MH和OpenMP的特点进行了分析．并介绍了在SMP集群系统中利用MH和OpenMP混合编程的可行性方法。     

海洋物质输运模拟中并行计算的应用比较研究

为了找到一种更高效的并行计算方法以提高海洋物质输运模拟速度,将适用于分布式存储环境的消息传递接口(message passing interface,MPI)与适用于共享存储环境的开放式多处理(open multiple processing,OpenMP)两种海洋数值模拟领域常用的并行计算技术分别应用于模拟海洋物质输运过程,并在多核心(chip muti-processors)集群系统上进行了对比实验研究.实验结果表明,与串行模拟方法相比MPI和OpenMP分别可以使计算速度提高6倍和4.2倍,在海洋物质输运模拟并行计算中MPI的加速效果明显优于OpenMP.     

基于嵌套循环分类的并行识别技术

传统的分布存储并行编译系统大多是在共享存储并行编译系统的基础上开发的.共享存储并行编译系统的并行识别技术适合OpenMP代码生成,实现方式是将所有嵌套循环都按照相同的识别方法进行处理,用于分布存储并行编译系统必然会导致无法高效发掘程序的并行性.分布存储并行编译系统应根据嵌套循环结构的特点进行分类处理,提出适合MPI代码生成的并行识别技术.为解决上述问题,根据嵌套循环的结构和MPI并行程序的特点,提出了一种新的嵌套循环分类方法,并针对不同的嵌套循环分别提出了相应的并行识别技术.实验结果表明,与采用传统并行识别技术的分布存储并行编译系统相比,按照所提方法对嵌套循环进行分类,采用相应并行识别技术的编译系统能够更高效地识别基准程序中的并行循环,自动生成的MPI并行代码其性能加速比提高了20%以上.     

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。     

WKBZ简正波模型混合并行计算方法研究

针对水声传播模型的计算量大,难以满足实时化、精细化水下声传播信息保障需求的难题,基于MPI+OpenMP混合并行编程方法,开展了WKBZ简正波模型混合并行计算方法研究,实现了水下声场2级混合并行计算。该方法通过节点间消息传递、节点内内存共享的方式,有效克服了MPI并行编程模型通信开销大和OpenMP并行编程环境可扩展性差的缺点,较好地解决了水下声传播快速计算的问题。测试结果表明,该方法能够较好地利用SMP集群节点间和节点内多级并行机制,充分发挥消息传递编程模型和共享内存编程模型各自的优势,大幅降低MPI进程间通信带来的时间开销,有效提升程序的可扩展性和并行效率。     

基于MPI＋OpenMP混合模型的并行地震数据处理支撑库的研究

计算机集群技术已经引起了石油地球物理界的广泛关注，如何将现有地震数据处理模块快速、高效地移植到集群上已成为地震数据处理需要解决的重大课题。本文将现有的基于消息传递（MPI）的并行地震处理模型与共享存储（OpenMP）模型相结合，实现了一个适合于SMP集群的并行地震数据支撑库，将涉及到消息传递的并行地震数据操作以直观的API的形式提供给开发人员。本文利用支撑库提供的API开发了一些测试模块。实验证明，支撑库可支持现有地震数据处理和显示模块的多种并行计算模型，并且能够获得较高的并行加速比和计算效率。     

多核集群系统下的混合并行遗传算法研究

为应对传统遗传算法在处理大规模组合优化问题面临的进化速度缓慢,难以达到实时要求的严峻挑战,提出了一种在多核PC集群系统上实现“粗粒度一主从式”混合并行遗传算法的模型:通过把“粗粒度一主从式”并行遗传算法映射到多核PC集群上,结合消息传递和共享存储两种并行编程模型,在节点间使用消息传递模型(MPI),对应的遗传算法为粗粒度并行遗传算法,在节点内使用共享存储模型(OpcnMP),对应的遗传算法为主从式并行遗传算法,用MPI和OpenMP混合编程的方式以进程和线程两级并行在多核集群上实现具体的混合并行遗传算法。理论分析和实验结果表明,提出的实现模型有较好的性能,可大大改进传统遗传算法的缺陷。为利用并行遗传算法在普通多核PC集群上处理大规模组合优化问题提出了一种有效、可行的解决方案。     

大规模结构有限元分析程序在多核集群计算环境中的性能分析和优化

通过对基于MPI编程模型实现的开源有限元计算分析软件在多核集群计算平台中的程序性能的分析,找出程序瓶颈及其原因,实现了基于MPI编程模型的并行程序在多核计算环境中的性能优化。根据程序性能瓶颈的分析,提出了基于MPI/OpenMP混合并行编程模型的大规模线性/非线性方程组求解和多线程多进程同时进行消息通信的两种程序性能优化方案。不同计算规模的实验结果表明,在多核集群计算平台中,MPI/OpenMP混合编程模型实现的大规模非线性方程组求解器相对于单纯基于MPI编程模型实现的并行程序,其性能有2倍到3倍的提升;多线程多进程同时消息传递的优化方案虽然对程序能够起到性能优化作用,但是对解决程序消息通信瓶颈的问题不是最好的方法。两个方案总体性能分析结果表明,基于MPI/OpenMP混合编程模型实现的并行程序,在多核集群计算平台中能够更好地发挥硬件系统的计算能力。