用于多核平台的并行水平集内核设计与分析

发布时间：2020-07-25 07:16

【摘要】： 多核处理器的出现给软件设计带来了很大的挑战,除操作系统的支持以外,为了充分利用多核处理器所提供的计算资源,必须对现有的软件进行一些改进。只有代码能够并行执行的软件才能充分利用多核处理器所带来的性能提升,所以并行程序设计技术可以直接利用多核处理器的计算能力,现有的并行编程模型可以应用于多核平台。消息传递模型是一个关于计算机之间相互通信的API的标准规范,它通常用于计算机集群和超级计算机,我们将其应用于多核平台以实现水平集内核程序的并行化。ReachLab是一个用于混合系统的分析与设计的计算平台,它使用水平集方法进行可达集的计算,在计算过程中需要求水平集方程的数值解,因而需要强大的计算能力的支持和大量的内存空间,所以我们将使用多核计算平台来进行计算。本文通过设计和分析用于多核平台的并行水平集内核,提出了将消息传递接口的一种实现—OpenMPI用于多核平台以充分利用多核平台的性能的方法及使用数学函数库SUNDIALS求解水平集方程的方法。方法一为开发适用于多核平台的科学计算程序提供了指导,使用方法一开发的科学计算程序可以充分的利用多核处理器的计算能力:方法二提高了使用水平集方法计算可达集的精度,使可达集的计算更加精确。 结合使用SUNDIALS与OpenMPI,我们开发了适用于多核平台的并行水平集内核,并用混合系统实例对其进行了测试,对测试结果进行了误差分析。测试结果表明,使用OpenMPI的并行程序能够充分的利用多核处理器所带来的性能提升;使用SUNDIALS的并行水平集内核的计算误差要小。
【学位授予单位】：汕头大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP332
【图文】：

图2一1双核CPU的架构与对称多处理器架构FigureZ一1DualCoreCPUarehitee恤eandSMParehiteeture从上图我们可以知道，双核hitelCoreZ处理器中的每个内核都有自己的一级缓存个内核共用二级缓存，且通过唯一的总线与计算机系统的其它部分相连。对称多处的每个处理器与总线或交叉开关相连，然后通过总线或交叉开关与计算机系统的其相连，所以说多核平台与对称多处理器在架构上相似。多核处理器[1l]毫无疑问是未来所有计算架构事实上的潮流。在今后的很长一段时项技术将使性能不断扩充，几十个乃至几百个内核将被集成到未来的处理器当中。使这些发展优势带来巨大价值，软件的开发和使用模式也必须有相应的发展。多核出现给软件设计带来了很大的影响，只有能够并行运行的软件才能够充分利用多核的性能提升。很多的应用如:研范b访问，每个研触b访问都是独立的，互不相关的，

圆双核CPU图3一1:一个CPU内核对应一个MPI进程Figure3一 l:oneMPIProeessPereore这种方法的优点是:与以前程序员编程的模式相同，不需要程序员学习新的模式;现有的代码可以应用在多核上;更容易调试。缺点是:

以通过为ReachLab提供相应的模型翻译器来将混合系统可达性分析算法转换为特定平台可执行的代码，进而可以对混合系统稳定性、安全性的分析。图4一 1ReachLab架构图Figure4一 1thearchiteetUreofReachLab运用ReachLab对混合系统构建及分析的流程，其架构图‘嗦口图4一1所示。首先，在

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本文编号：2769497