基于CUDA与MPI的Petri网状态空间并行计算研究
发布时间：2022-01-26 04:37
Petri网是一种可用于描述系统的并发性、冲突性、资源共享性等重要行为概念的基础理论,因为兼备数学化与图形化特点,因此在众多领域都有着广泛的应用。可达图可以反映Petri网的全部动态行为,可达图中所有标识组成的状态空间可以无死角的表达系统所有的状态演化,基于可达图的分析方法因直观、可靠等特点成为了Petri网模型最重要的研究手段之一。Petri网的可达图（状态空间）的大小规模受初始标识以及库所与变迁个数的影响,当这些影响因素发生变化时都会引起Petri网状态空间的规模产生急剧变化,当这些影响因素持续增大时,Petri网的状态空间大小会呈指数规模扩大,从而引发状态空间爆炸,这使得较大规模的Petri网状态空间的计算变得极其困难。传统的计算方法在计算较大规模Petri网的状态空间时,会遇到两个难题:计算时间过长和因为计算量过大引起的内存溢出。进入新世纪以来,CUDA等并行编程技术的快速发展为高性能计算提供了新的技术途径。这些新技术的出现也为Petri网状态空间的计算提供了新的思路。本文从并行计算的角度对Petri网状态空间的计算进行了研究。采用CUDA和MPI两种并行编程技术,设计了多种P...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 研究现状
1.3 本文的主要工作与贡献
1.4 论文的结构
第二章 Petri网基本理论
2.1 Petri网的基本定义
2.2 Petri网变迁的发射规则与活性判定
2.3 Petri网状态空间与可达图
2.4 本章小结
第三章 并行计算,CUDA及MPI相关理论
3.1 并行计算相关理论
3.1.1 并行计算简介
3.1.2 常用的并行模式
3.1.3 常用的并行编程技术
3.2 CUDA相关理论
3.2.1 CUDA简要介绍
3.2.2 CUDA编程基础
3.3 MPI相关理论
3.3.1 MPI的六个基本函数介绍
3.3.2 MPI通信
3.3.3 MPI消息
3.4 本章小结
第四章 Petri网网状态空间并行计算
4.1 Petri网状态空间串行计算算法分析与改进
4.1.1 Petri网状态空间串行计算算法分析
4.1.2 传统Petri网状态空间串行计算算法的改进
4.2 基于CUDA的Petri网状态空间并行计算
4.2.1 并行子任务的划分
4.2.2 新标识存储时线程的互斥
4.2.3 线程的组织
4.2.4 内存管理
4.2.5 核函数,启动函数与主函数的工作划分
4.3 基于MPI的Petri网状态空间并行计算
4.3.1 基于MPI的Petri网状态空间并行计算算法一
4.3.2 基于MPI的Petri网状态空间并行计算算法二
4.3.3 基于MPI的Petri网状态空间并行计算算法三
4.4 Petri网可达图标识类别划分求解算法
4.5 本章小结
第五章 实验结果与数据分析
5.1 实验环境
5.2 实验结果与数据分析
5.2.1 并行计算效率的衡量方法
5.2.2 实验结果与数据分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多核集群的MPI+OpenMP混合并行编程模型研究[J]. 谷克宏,黄岷,何江银. 甘肃科技. 2018(19)
[2]基于展开的状态空间搜索方法[J]. 王博,代飞,黄苾. 电子技术与软件工程. 2018(10)
[3]软件模型检测中状态爆炸问题的解决方法[J]. 屈媛媛,杜伊. 现代计算机(专业版). 2017(02)
[4]算法导论（原书第3版）[J]. Thomas H.Cormen,Charles E.Leiserson,Ronald L.Rivest,Clifford Stein,殷建平,徐云,王刚,刘晓光,苏明,邹恒明,王宏志. 计算机教育. 2013(10)
[5]基于阿姆达尔定律和兰特法则计算多核架构的加速比[J]. 李文石,姚宗宝. 电子学报. 2012(02)
[6]基于Petri网的冷链配送流程模型构建研究[J]. 冯源,胡大伟. 物流技术. 2012(01)
[7]同步及共享合成操作对Petri网汇合性质的保持性[J]. 王鹏伟,吴哲辉. 系统仿真学报. 2007(S1)
[8]并行处理中节点间通信对加速比的影响[J]. 申鼎才,董必昌. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2005(07)
[9]Petri网应用综述[J]. 乐晓波,陈黎静. 长沙交通学院学报. 2004(02)
[10]分布式并行计算环境:MPI[J]. 王萃寒,赵晨,许小刚,吴国新. 计算机科学. 2003(01)
硕士论文
[1]基于变迁优先权的时间Petri网的活性分析与控制器的设计[D]. 曹欢欢.西安电子科技大学 2015
[2]基于T-不变量的Petri网状态空间压缩算法[D]. 王荟雯.大连理工大学 2015
[3]GPU加速技术在图论算法中的应用[D]. 王一同.电子科技大学 2014
[4]基于多核环境下的多线程并行程序设计方法研究[D]. 王晗.中原工学院 2014
[5]综合MPI和OpenCL的X264并行编码器设计与实现[D]. 陈卓.西安电子科技大学 2014
[6]基于信标选择的死锁控制算法研究[D]. 甘清华.西安电子科技大学 2010
[7]面向大规模科学计算的CPU-GPU异构并行技术研究[D]. 方旭东.国防科学技术大学 2009
本文编号：3609828
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 研究现状
1.3 本文的主要工作与贡献
1.4 论文的结构
第二章 Petri网基本理论
2.1 Petri网的基本定义
2.2 Petri网变迁的发射规则与活性判定
2.3 Petri网状态空间与可达图
2.4 本章小结
第三章 并行计算,CUDA及MPI相关理论
3.1 并行计算相关理论
3.1.1 并行计算简介
3.1.2 常用的并行模式
3.1.3 常用的并行编程技术
3.2 CUDA相关理论
3.2.1 CUDA简要介绍
3.2.2 CUDA编程基础
3.3 MPI相关理论
3.3.1 MPI的六个基本函数介绍
3.3.2 MPI通信
3.3.3 MPI消息
3.4 本章小结
第四章 Petri网网状态空间并行计算
4.1 Petri网状态空间串行计算算法分析与改进
4.1.1 Petri网状态空间串行计算算法分析
4.1.2 传统Petri网状态空间串行计算算法的改进
4.2 基于CUDA的Petri网状态空间并行计算
4.2.1 并行子任务的划分
4.2.2 新标识存储时线程的互斥
4.2.3 线程的组织
4.2.4 内存管理
4.2.5 核函数,启动函数与主函数的工作划分
4.3 基于MPI的Petri网状态空间并行计算
4.3.1 基于MPI的Petri网状态空间并行计算算法一
4.3.2 基于MPI的Petri网状态空间并行计算算法二
4.3.3 基于MPI的Petri网状态空间并行计算算法三
4.4 Petri网可达图标识类别划分求解算法
4.5 本章小结
第五章 实验结果与数据分析
5.1 实验环境
5.2 实验结果与数据分析
5.2.1 并行计算效率的衡量方法
5.2.2 实验结果与数据分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多核集群的MPI+OpenMP混合并行编程模型研究[J]. 谷克宏,黄岷,何江银. 甘肃科技. 2018(19)
[2]基于展开的状态空间搜索方法[J]. 王博,代飞,黄苾. 电子技术与软件工程. 2018(10)
[3]软件模型检测中状态爆炸问题的解决方法[J]. 屈媛媛,杜伊. 现代计算机(专业版). 2017(02)
[4]算法导论（原书第3版）[J]. Thomas H.Cormen,Charles E.Leiserson,Ronald L.Rivest,Clifford Stein,殷建平,徐云,王刚,刘晓光,苏明,邹恒明,王宏志. 计算机教育. 2013(10)
[5]基于阿姆达尔定律和兰特法则计算多核架构的加速比[J]. 李文石,姚宗宝. 电子学报. 2012(02)
[6]基于Petri网的冷链配送流程模型构建研究[J]. 冯源,胡大伟. 物流技术. 2012(01)
[7]同步及共享合成操作对Petri网汇合性质的保持性[J]. 王鹏伟,吴哲辉. 系统仿真学报. 2007(S1)
[8]并行处理中节点间通信对加速比的影响[J]. 申鼎才,董必昌. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2005(07)
[9]Petri网应用综述[J]. 乐晓波,陈黎静. 长沙交通学院学报. 2004(02)
[10]分布式并行计算环境:MPI[J]. 王萃寒,赵晨,许小刚,吴国新. 计算机科学. 2003(01)
硕士论文
[1]基于变迁优先权的时间Petri网的活性分析与控制器的设计[D]. 曹欢欢.西安电子科技大学 2015
[2]基于T-不变量的Petri网状态空间压缩算法[D]. 王荟雯.大连理工大学 2015
[3]GPU加速技术在图论算法中的应用[D]. 王一同.电子科技大学 2014
[4]基于多核环境下的多线程并行程序设计方法研究[D]. 王晗.中原工学院 2014
[5]综合MPI和OpenCL的X264并行编码器设计与实现[D]. 陈卓.西安电子科技大学 2014
[6]基于信标选择的死锁控制算法研究[D]. 甘清华.西安电子科技大学 2010
[7]面向大规模科学计算的CPU-GPU异构并行技术研究[D]. 方旭东.国防科学技术大学 2009
本文编号：3609828
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3609828.html
