计算机系统的性能参数及速度研究

发布时间：2017-09-29 21:34

  本文关键词：计算机系统的性能参数及速度研究

  更多相关文章： 性能参数 速度 多核 并行算法 核贡献率

【摘要】：速度是计算机最基本的性能参数，致力于提高计算机性能的所有方法都是为了加快运算速度。多核系统为并行计算的研究及其实验提供了便利条件，已经成为系统架构设计中的主流。双核、四核乃至众核的集成促进了计算机系统性能的提升。然而，，不断增加的计算核又带来了新的问题：计算核数目的线性增加能否带来性能的相应提高。在多核环境下，计算核利用率是提升计算机性能的因素之一。如果能考虑到充分利用每个核，将极大加快运算速度，提高系统性能。因此，充分挖掘每个核的潜力对并行计算的发展具有现实意义。鉴于此，本文对多年的TOP500（高性能计算机排名）的数据进行了分析，并从参数入手，围绕如何充分发挥每个核的作用、提高并行性进行了研究。本文的主要工作如下： (1)总结了现有计算机系统性能参数的选取和测试方法，分析了在多核系统环境下已有参数的片面性，定义并描述了反映核贡献率的计算机性能参数。 (2)阐述了多核并行编程对于提高核贡献率和计算机程序运行速度的意义，分析了各种并行程序、并行算法的设计模式，在此基础上提出了一种基于模式的多核并行程序开发方法，以模块化的思想来进行多核编程。 (3)针对蒙特卡洛概率方法设计了一种并行算法，将任务量分解成规模更小的子任务量，使得并行能够充分进行，对核贡献率及性能提升效果进行记录与分析。 (4)对主题爬虫算法进行了研究，设计了一套适合多核并行运行的算法。用流水线的思想将问题转化成一个顺序执行的过程，分析可并行的部分，并用线程对应处理等方法研究充分利用每个核来提升性能的可能。
【关键词】：性能参数 速度 多核 并行算法 核贡献率
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP302.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 课题研究背景8-13
• 1.1.1 计算机系统的性能9-10
• 1.1.2 速度在性能评价中的地位10-11
• 1.1.3 TOP500 及其性能参数11-12
• 1.1.4 计算机发展面临的挑战与机遇12-13
• 1.2 计算机系统的研究现状13-17
• 1.2.1 多核的问世13-14
• 1.2.2 并行处理的层次拓展14-15
• 1.2.3 高性能计算机的发展15-17
• 1.3 本文的内容及及意义17
• 1.4 本文章节的安排17-19
• 第二章 计算机系统性能参数的研究19-27
• 2.1 计算机系统性能参数分析与选取19-20
• 2.1.1 性能参数及选取分析19-20
• 2.1.2 性能测试方法20
• 2.2 多核环境下描述性能的新参数20-23
• 2.2.1 多核性能评价及局限20-21
• 2.2.2 核贡献率的定义及其标准21-23
• 2.2.3 核贡献率参数的意义23
• 2.3 基于多核的计算机系统的关键技术23-26
• 2.3.1 存储结构23-24
• 2.3.2 互连结构24-25
• 2.3.3 提高核贡献率的技术25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 计算机系统速度的研究27-37
• 3.1 提升计算机速度的方法研究27-28
• 3.1.1 提高速度的关键技术27-28
• 3.1.2 多核架构对速度的影响28
• 3.2 多核并行程序设计28-31
• 3.2.1 基础知识28-29
• 3.2.2 设计策略29-30
• 3.2.3 设计模式30-31
• 3.3 多核并行程序算法31-34
• 3.3.1 并行算法设计31-32
• 3.3.2 现有计算模式32-33
• 3.3.3 算法性能评价33-34
• 3.4 一种基于模式的多核并行程序开发方法34-36
• 3.4.1 开发基础34-35
• 3.4.2 实现步骤35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 多核并行蒙特卡洛求π实例37-46
• 4.1 蒙特卡洛算法37-38
• 4.1.1 蒙特卡洛算法概述37
• 4.1.2 蒙特卡洛算法思想37-38
• 4.2 多核并行蒙特卡洛求π算法38-42
• 4.2.1 问题描述38-39
• 4.2.2 串行蒙特卡洛算法39-40
• 4.2.3 并行蒙特卡洛算法40-42
• 4.3 实验验证及结果分析42-45
• 4.3.1 系统开发环境42
• 4.3.2 OpenMP 并行计算环境42-43
• 4.3.3 结果与分析43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 多核并行主题爬虫设计实例46-54
• 5.1 主题爬虫相关46-48
• 5.1.1 主题爬虫概念46-47
• 5.1.2 关键模块47-48
• 5.2 多核并行主题爬虫算法设计48-50
• 5.2.1 单线程主题爬虫流程48
• 5.2.2 多核多线程并行算法48-50
• 5.3 实验验证及结果分析50-53
• 5.3.1 系统开发环境50
• 5.3.2 多核多线程并行环境50-51
• 5.3.3 实验验证与结果分析51-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第六章 总结与展望54-56
• 6.1 工作总结54-55
• 6.2 工作展望55-56
• 参考文献56-58
• 附录 1 攻读硕士学位期间撰写的论文58-59
• 附录 2 攻读硕士学位期间参加的科研项目59-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赫枫龄,左万利;利用超链接信息改进网页爬行器的搜索策略[J];吉林大学学报(信息科学版);2005年01期

2 李丽;许居衍;;片上网络技术发展现状及趋势浅析[J];电子产品世界;2009年01期

3 魏理豪;徐晖;;TPC-C基准测试体系应用研究[J];广东电力;2007年09期

4 汪涛,樊孝忠;主题爬虫的设计与实现[J];计算机应用;2004年S1期

5 刘金红;陆余良;;主题网络爬虫研究综述[J];计算机应用研究;2007年10期

6 谢向辉;胡苏太;李宏亮;;多核处理器及其对系统结构设计的影响[J];计算机科学与探索;2008年06期

7 迟学斌;赵毅;;高性能计算技术及其应用[J];中国科学院院刊;2007年04期

8 陈兴业;评估计算机系统性能的一种方法[J];华南工学院学报(自然科学版);1987年01期

9 黄国睿;张平;魏广博;;多核处理器的关键技术及其发展趋势[J];计算机工程与设计;2009年10期

10 曹折波;李青;;多核处理器并行编程模型的研究与设计[J];计算机工程与设计;2010年13期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 庞一;面向多核体系结构的可视媒体加速处理[D];清华大学;2010年

2 李晖;高性能计算机若干关键问题研究[D];中国科学技术大学;2009年

3 苏年乐;仿真模型可移植性规范的多核并行化研究[D];国防科学技术大学;2010年

本文编号：944348