VIA(Virtual Interface Architecture)上的软件DSM系统实现和性能

在由高性能PC搭建的Linux机群系统上，传统的网络接口体系结构引入了巨大的软件处理开销，无法满足虚拟共享存储并行应用对通信带宽、延迟和进程间同步的需求．用户级网络接口标准——虚拟接口体系结构(Vilxual Interface Architecture，VIA)与传统的网络接口体系结构相比，在软件协议开销、通信关键路径上操作系统的干预程度、通信和计算的重叠程度以及实现零拷贝等方面，具有明显的优势．通过在传统网络通信接口和VIA通信接口上虚拟共享存储系统的性能对比，采用VIA网络接口体系结构可有效地提高虚拟共享存储系统的性能和可扩展性．     

数据流Eager传输:一种分布式流体系结构中的性能优化技术

分布式流体系结构扩展了分布式环境下的流计算模型,可在互联网上为大数据计算应用提供高效低成本的运行环境。互联网中较长的通信开销制约了计算性能。提出了一种数据流Eager传输的性能优化技术,以挖掘计算与通信之间的并行性,隐藏通信延迟。在分布式流体系结构原型系统中实现了该技术。实验结果表明,应用程序采用该优化技术之后的平均时间开销减少了19.58%,表明该优化技术能够显著提高应用的性能,具有良好的应用前景。     

基于Linux的计算机集群系统的设计与实现

利用现成计算机构建由四台个人计算机组成的廉价、实用且性能优良的计算机集群。本研究设计是在有四台个人计算机组成的以太局域网内,建立一个基于Redhat9-Linux和MPI的集群计算环境,并在此基础上进行并行计算实验和性能测试。     

分布式进化算法的性能测试与分析

针对分布式进化算法设计过程中由于缺乏对性能影响因素的分析而导致算法无法达到预期加速比的问题,提出一种全面的性能分析方法。根据分布式进化算法的组成结构,将影响分布式进化算法性能的因素分为进化操作开销、适应值计算开销和通信开销三个部分。首先研究进化算法在不同个体编码维数下进化操作开销的特性;其次,在进化操作开销相对固定的情况下,通过使用操作系统的延时函数控制适应值计算开销,通过改变个体编码维数控制通信开销;最后,应用控制变量方法,逐一测试各因素对算法加速比的影响。实验结果展现了三种因素的相互制约关系,给出了分布式进化算法获得更好加速比的条件。     

系统域网中用户级通信库的实现

在系统域网环境中，网络硬件具备非常优良的性能，然而传统的通信库存在大量不必的要软件开销，大幅度地降低了通信性能。通过允许用户进程直接访问网络设备并减少收发过程中的内存拷贝，可以避免由操作系统带来的开销，从而实现用户级通信，降低延迟并提高带宽。经过对用户级通信库的性能分析，可以发现用户级通信库具有更好的性能。     

RoCE协议下基于在网计算的MPI通信优化

高性能计算中, 通信上的巨大开销已成为其算力提升的主要瓶颈之一, 通信性能的优化一直是一个重要挑战. 针对通信优化任务, 提出一种基于在网计算技术降低通信开销的方法. 该方法在基于以太网的超算环境下, 利用RoCEv2协议、可编程交换机以及OpenMPI, 实现将归约计算卸载到可编程交换机, 支持Node和Socket两种通信模式. 在真实超算环境下开展了集合通信基准测试和OpenFOAM应用测试实验, 结果表明, 当服务器节点数达到一定规模时, 该方法在Node和Socket两种模式下相较于传统的主机通信, 均呈现出较好的性能提升, 其中集合通信基准测试有10%–30%左右性能提升, 在应用级测试中应用整体性能有1%–5%左右提升.     

基于VB的PC机与多台PLC的通信研究

介绍在VB6．0环境下实现PC机与PLC的自由口通信,根据PC机与PLC通信的基本特点以及自由口通信的特点,研究实验中PC机与多台PLC的通信流程以及通信方式。将VB和Windows下的API函数相结合编程得到不同通信方式下PC机与多台PLC之间的通信时间。比较了不同通信方式在通信时间和结构上的优缺点,给出了不同通信场合下的应用实例。     

基于图像的虚拟场景实时漫游

提出一种基于图像的并行绘制算法 ,通过分割图像显示窗口并行绘制 ,实现了三维场景的高分辨率图像的实时绘制 该算法按各节点计算性能分配任务 ,实现了负载平衡 利用三维场景漫游时相邻帧之间的相关性 ,采用RLE(RunLengthEncoded)压缩方法传输图像 ,降低了传输开销 实验结果表明 ,在 4台PC组成的机群上 ,实现了5 12× 5 12大小的图像的实时绘制     

PC机与单片机通信在数据采集系统中的应用

介绍了PC机通过RS485接口芯片MAX485与多台8051单片机串行通信的方法，详细说明PC机与8051单片机串行通信口在实验数据采集系统中的应用及多台实验设备数据采集系统的硬件电路和软件编程。     

IB网上CPU-GPU异构超算平台容器性能评估及优化

为了实现资源和系统环境的隔离,近年来新兴了多种虚拟化工具,容器便是其中之一。在超算资源上运行的问题通常是由软件配置引起的。容器的一个作用就是将依赖打包进轻量级可移植的环境中,这样可以提高超算应用程序的部署效率。为了解基于IB网的CPU-GPU异构超算平台上容器虚拟化技术的性能特征,使用标准基准测试工具对Docker容器进行了全面的性能评估。该方法能够评估容器在虚拟化宿主机过程中产生的性能开销,包括文件系统访问性能、并行通信性能及GPU计算性能。结果表明,容器具备近乎原生宿主机的性能,文件系统I/O开销及GPU计算开销与原生宿主机差别不大。随着网络负载的增大,容器的并行通信开销也相应增大。根据评估结果,提出了一种能够发挥超算平台容器性能的方法,为使用者有针对性地进行系统配置、合理设计应用程序提供依据。     

Linux高性能计算集群的设计与实现

计算机和网络硬件设备逐步实现商品化和标准化,PC机或工作站的性能越来越高而价格越来越便宜,同时开源Linux微内核及集群工具中间件技术也日趋成熟稳定,高性能计算集群逐渐发展起来,并成为主流的高性能计算平台。高性能计算集群逐渐替代专用、昂贵的超级计算机对大规模并行应用构建原型、调试和运行。基于PCs或工作站的高性能计算快速部署及其可靠性和可管理性研究,对高性能计算集群在科学研究和工程计算等领域的应用,促进高性能计算技术的应用方面具有深远的意义。本文以OSCAR集群为实例,部署一个五结点的集群环境并运行简单的并行测试例子。     

基于HPJava集群系统的环境搭建与性能分析

Beowulf集群系统是基于广泛应用的高性能网络环境的由一些微机组成的系统,它可以运行于很多操作系统,如Linux、Windows。Java在作为科学与工程计算语言方面,并没有显著的缺点,却有一些明显的优点。随着Java编译技术的进步,用户会发现用Java编写新应用程序将变得更有吸引力。HPJava语言作为一种支持科学和并行计算的Java新扩展语言,尤其适合大型的并行编程和分布式存储的计算机。HPJava是用Java来实现科学和并行编程的环境,它是基于Java语言的扩充。主要介绍了HPJava在Linux系统下构建集群的方法,并用矩阵相乘算法对该系统进行了性能分析。     

在流水线结构上的基于Shear-Wrap的并行体数据绘制算法

在以前的基于目标空间划分的并行体数据绘制算法中，局部绘制和图象融合是两个串行的过程，在节点机的局部绘制阶段几乎没有数据通讯，但在数据融合阶段数据通讯量非常大，出现总线争用甚至通讯阻塞，而且在这个阶段有非常大的同步开销。本文利用流水线结构，让局部体数据绘制和图象融合并行执行，很好地解决了上述缺点。并在一个基于微机的流水线结构上实现了一个新的基于目标空间划分的并行体数据绘制算法。     

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     

机群OpenMP系统的设计与实现

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．目前机群系统已成为高性能计算的主流平台,研究机群OpenMP系统对推进并行应用的开发和普及非常有意义．该文作者以软件DSM系统JIAJIA作为OpenMP的运行时系统,结合一个前端编译器OMP2JIA,在机群系统上实现了OpenMP／JIAJIA计算环境,同时在提高性能方面根据机群系统特点扩展了OpenMP制导,优化了后端运行时库。通过11个OpenMP应用,作者比较了该计算环境和一个支持OpenMP的硬件cc-NUMA系统(SGI 2100)的性能．结果表明,作者的机群OpenMP系统的7机平均加速比为4．62;SGI 2100系统为4．55,二者性能相当．     

用于并行计算的PC机群

随着计算机技术的高速发展，使用机群进行并行计算也越来越流行，尤其是利用工作站机群进行并行计算已经十分普遍。但使用ＰＣ机群进行并行计算的系统还很少，这种ＰＣ机群由一组ＰＣ机（４８６，５８６）通过网络互连组成。本文介绍现有的几个ＰＣ机群和我们研制的一个ＰＣ机群计算环境     

Fresnel层析成像并行算法研究

与射线层析成像相比,Fresnel层析成像考虑波频率的影响,具有较高的分辨率,但所需的存储空间和计算量更大,因此提出了Fresnel层析成像的并行算法.把大型层析反演方程组的求解,转化成对其中的各个方程进行相互独立的计算,避免了大型系数矩阵的存储问题;把一个Fresnel带的正演和反演计算放在一个进程,不同Fresnel带的计算相互独立进行,不需要信息传递,达到了极高的并行度;从进程之间没有通信,仅当从进程计算结束后,在主进程与各从进程之间有少量的数据传递,使通信开销达到了极小的程度.应用MPI在LinuxPC集群环境下实现了该算法,实际测试表明,该算法具有较高的并行度和加速比.     

并行Kriging地层电性参数分布估计

为提高突变型地层媒质中电性参数分布预测的计算速度,在建立地层电性参数的Kriging插值模型的基础上,基于MPI开发一种并行Kriging插值算法。在Windows 2000操作系统上搭建了并行计算环境,统计数据表明该并行算法能有效节省计算时间并具有良好的扩展性。     

PCCAVE:基于连网PC的廉价CAVE系统

讨论了一个基于 PC的廉价 CAVE系统的实现方法 .FCCAVE使用 4台微机配合中低档的图形显示卡构成图形绘制系统 ,代替 SGI工作站和 Reality Engine高档工作站图形卡 .PCCAVE整体上是一个主从式并行计算结构 ,主节点提供人机交互控制接口 ,从节点接受主节点命令和绘制立体图像 .PCCAVE的通信子系统使用 MPI实现 ,实现了并行计算的同步控制和智能信息代理服务 ,图形子系统以 Direct X和 Open GL 作为底层图形 API.还研究了系统的主要瓶颈和性能指标 .利用该系统实现了浙江大学的校园漫游 .结果表明该系统的许多指标都超越或者接近于 SGI Onyx2 ,具有良好的推广前景和较高的实用价值 .