数据并行的计算模式,语言及其编译

一、引言并行巨型机的发展与并行处理技术(并行性的开发和利用)的发展紧密相关。并行性种类繁多,目前并行处理中最重要的两种是: (1) 控制并行性——允许多个不同操作同时进行,利用控制并行性的典型例子有流水线技术、多功能部件技术。     

并行实时测控数据存储系统设计与实现

随着测控设备数量增加、数据码率的不断提高,传统的测控中心实时存储系统采用的串行化处理逻辑已经难以适应高负载的测控任务需要。采用SPMD（Single Program Multiple Data）思想,基于OpenMP和Qt设计并实现了一套并行实时测控数据存储系统框架。该系统通过引入M/M/1模型的排队系统,设计了一种适合并行实时测控数据存储系统的静态负载均衡算法,基于互斥锁完成了线程间的细粒度通信同步机制,借助于事件循环机制将Qt的信号与槽特性成功地嵌入OpenMP线程,保留了Qt图形界面良好的人机交互性能。实验结果表明该系统在高负载的情况下,相比串行测控数据存储系统而言具有更好的扩展性和实时性,能更好地利用现行单机多核系统的计算资源,获得更好的实时性能。     

数据并行语言中的扩展结构

本文通过对并行程序设计的三个步骤及数据并行问题特点的分析，论述了数据并行语言应支持程序员对数据划分和映射的描述，并讨论了为此应对串行语言扩展的几个结构。通过四个成功的数据并行语言，说明了这几个扩展结构存在的必要性和合理性。     

C^＊数据并行语言及其应用

Ｃ＊语言是通过对ＡＮＳＩＣ语言进行进行语法和语义的扩展得的支持ＳＩＭＤ模式的数据并行语言。它允许用户基于一个ＳＩＭＤ虚机描述数据在各个虚处理机上的分布以及对这些数据的并行计算操作，提供了一处简单，有效并与任何特定的机器无关的数据并行编程模型。介绍了Ｃ＊语言在超级计算机领域中的应用和Ｃ＊并行扩成分，并给出了典型的编程实例。     

C＊数据并行语言

Ｃ＊语言是通过对ＡＮＳＩＣ语言进行语法和语义的扩展得到的支持ＳＩＭＤ模式的数据并行语言。它允许用户基于一个ＳＩＭＤ虚拟机描述数据在各个虚处理机上的分布以及对这些数据的并行计算操作，提供了一种简单，有效并与任何特定的机器无关的数据并行编程模型。     

数据并行语言编译系统的并行循环迭代分布算法

讨论大规模并行机数据并行语言编译技术中的并行循环迭代分布算法。数据并行语言的数据分布方式有ＢＬＯＣＫ,ＢＬＯＣＫ（１）,ＢＬＯＣＫ（Ｎ）和：４种,而循环迭代分布是与数据分布对准的,文中给出与这些分布方式对应的循环迭代分布算法,算法允许确定数据分布方式的对准数组的下标可以是任意系数的一阶线性表达式;并行循环的循环增量可以为任意非零整数。     

面向嵌入式应用的数据并行语言设计

根据基于PIM(Processor-In-Memory)技术的数据并行计算机体系结构的特点和面向多媒体计算的应用需求,提出了面向嵌入式SIMD(Single Instruction Multiple Data)计算的数据并行语言PIMC。简单讨论了PIMC语言的形式化定义,并以数据并行图像处理的均值滤波算法为例对语言的使用作了说明。结合其他大量的数据并行编程实例,说明了该语言能够在基于PIM技术的SIMD并行计算机上正确描述基本多媒体处理算法的数据并行实现。     

并行逻辑程序设计语言GHC的实现

本文设计了一个GHC的并行抽象推理机,对该推理机的进程管理、环境管理、挂起机制、托付机制等一系列课题进行了探讨和研究,并提出了相应的策略和算法。本文提出了一种新的挂起机制实现方法。该方法在保持环境访问效率的前提下,具有较小的系统开销,为GHC的高效实现提供了可能。     

一个用于数据并行语言计算划分的时序优化模型

一个程序中数据并行语句的计算划分(CP)对该程序的运行性能有决定性的作用.尽管人们对这一问题已经进行了广泛的研究,但这些研究的重点都集中在如何提高被选择计算划分的空间局部性上.针对并行循环结构的计算划分问题,提出了一个时序优化模型.在该模型中,一个计算划分被表示成一个有向图,在把并行语句中的操作映射到各个处理器的同时,给出了被分配到不同处理器上的操作之间的相关性.对于一条数据并行语句,时序优化模型对它的每个计算划分选择方案分别采用多种有效的优化策略进行优化;并综合考虑各个计算划分选择方案的负载平衡性、处理器间的操作依赖性、数据访问的空间局部性和时间局部性四个方面的因素,估算每个方案的执行效率;最后从这些方案中选择一个执行效率最优的方案作为该语句的计算划分.作者已在HPF编译器p-HPF采用时序优化模型实现了对FORALL结构的支持.实验结果表明,该模型具有非常好的通用性,对不同领域多种数据并行问题均取得了理想的加速比.同时,只需略微改动,该模型也可用于其他类型数据并行语句的计算划分.     

基于群机并行的数据融合算法设计与实现

目前综合电子战的情报侦察数据融合系统,一般只能适应中、小批次的平台,如果战场环境复杂,平台数目增加,其实时性便很难达到。网络并行是目前解决大型计算的一条方便、经济的道路。文章针对数据融合对辐射源、平台的识别推理需要较多时间这一问题,设计和实现了其基于群机并行的识别算法,并在群机NCICluster2000上成功运行,最后给出在其上的实验结果和分析。     

Data-parallel,volumerendering algorithms

In this presentation, we consider the image-composition scheme for parallel volume rendering in which each processor is assigned a portion of the volume. A processor renders its data by using any existing volume-rendering algorithm. We describe one such parallel algorithm that also takes advantage of vector-processing capabilities. The resulting images from all processors are then combined (composited) in visibility order to form the final image. The major advantage of this approach is that, as viewing and shading parameters change, only 2D partial images, and not 3D volume data, are communicated among processors. Through experimental results and performance analysis, we show that our parallel algorithm is amenable to extremely efficient implementations on distributed memory, multiple instruction-multiple data (MIMD), vector-processor architectures. This algorithm is also very suitable for hardware implementation based on image composition architectures. It supports various volume-rendering algorithms, and it can be extended to provide load-balanced execution.     

Data-parallel tomographic reconstruction: A comparison of filtered backprojection and direct Fourier reconstruction

We consider the parallelization of two standard 2D reconstruction algorithms, filtered backprojection and direct Fourier reconstruction, using the data-parallel programming style. The algorithms are implemented on a Connection Machine CM-5 with 16 processors and a peak performance of 2 Gflop/s.     

SQL语言例程化的设计与实现

本文提出了对SQL语言教学的一种处理方法,即将抽象的SQL语言例程化,使用户在输入必要的SQL语句后,便可以得到语句执行的结果,很好地实现了多媒体教学。文中重点阐述了查询语句例程化的设计分析与实现。     

类汇编语言解释器设计与实现

类汇编语言是汇编语言的一个子集。对类汇编语言解释器进行了设计与实现。该解释器实现了汇编语言的大部分功能,例如段的分配、符号变量的定义、表达式的解析、指令的解释等等。而且在需要时能方便地进行扩展。     

自适应策略描述语言编译器的设计与实现

复杂自适应系统中的软件实体既需要完成业务功能,又需要不断地感知环境,并根据环境的变化调整自己的结构和行为来适应环境,完成自适应功能。当前自适应系统的开发存在将自适应逻辑和业务逻辑相互缠绕的问题,使得自适应系统的开发和维护变得极为复杂和困难。本文将自适应系统中的自主运行单元抽象为自适应Agent,将自适应Agent的业务逻辑和自适应逻辑相分离,提出了表述Agent如何适应环境变化的自适应策略描述语言SADL。为了将自适应策略编译成可执行的程序单元,本文设计并实现了SADL编译器。通过案例分析阐述了如何定义自适应策略,并展示了编译结果,验证了方法的有效性。     

一种可视查询语言OSVQL的设计与实现

该文基于对象结构提出了一种可视查询语言ＯＳＶＱＬ,给出了其若干定义,讨论了ＯＳＶＱＬ的设计思想与实现方法。     

同步语言Lustre的编译前端的设计与实现

同步语言Lustre所描述的反应系统通常应用在航空航天、国防建设等领域,对系统的正确性和安全性都要求很高。如果系统在运行时出现了正确性问题,很可能会导致系统崩溃,产生非常严重的后果。系统中的任何一个词法错误或者语法错误都应该受到重视,而且应该被及时纠正。因此,对Lustre语言进行正确的编译是十分重要的。传统的Lustre语言的编译器都采用OCaml语言描述,无法保证所有人员都能够很容易地理解和使用,而且,需要耗费开发人员大量的时间和精力。基于上述问题,提出了一种新型的Lustre语言编译器。新型的Lustre语言编译器前端主要采用C++语言进行描述,并对生成的抽象语法树的结构进行重新定义,简化了编译的过程。该编译前端会对一个经典的Lustre语言模型进行检测,通过对检测的结果进行分析,验证了该编译前端的可行性。