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文檔簡介
1、隨著科技的發(fā)展,尤其是計算機技術(shù)的發(fā)展,各個行業(yè)中的數(shù)據(jù)量都開始呈指數(shù)型增長,傳統(tǒng)的串行計算能力,已經(jīng)遠遠不能滿足日益增長的數(shù)據(jù)處理需求。在這種背景下,并行計算技術(shù)應(yīng)運而生,其主要目的是快速解決大型且復(fù)雜的計算問題。并行計算不僅和國家的科技和經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān),而且直接影響到國防能力和國家安全,如核爆炸模擬,復(fù)雜系統(tǒng)精確解算、基因研究和國家機要通信的加密與解密等等。并行計算能力是衡量國家實力的重要標志。
雖然并行計算已發(fā)展多年,
2、在一些具體問題的解決上也已經(jīng)有了較為實用的方案,總結(jié)了相當多的經(jīng)驗,但還遠遠不及串行算法那樣豐富,因此這門學科研究尚不成熟。并行算法與串行算法的最大不同之處在于,不僅需要考慮問題本身的解決方法,還需要考慮問題所適用的并行模型,若要達到效率最大化,還需要考慮處理器架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)連接等因素,這必然會增加并行算法的設(shè)計和實現(xiàn)難度。
本論文在分析了并行計算中的各種難題以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對并行計算模型的種種難題,提出了一種新的滿
3、足多核處理器機群計算需求的分層異構(gòu)并行的通用計算模型,并對其中的關(guān)鍵技術(shù)做了初步研究,具體內(nèi)容如下:
(1)提出了一種新的滿足多核處理器機群計算需求的分層異構(gòu)并行的通用計算模型,該模型將目標問題的開發(fā)劃分為程序模型算法設(shè)計、并行程序設(shè)計、并行程序執(zhí)行三個階段。程序模型算法設(shè)計階段,開發(fā)人員面對參數(shù)化的并行機設(shè)計程序模型算法;并行程序設(shè)計階段,開發(fā)人員利用并行開發(fā)平臺開發(fā)具體的并行程序,實現(xiàn)并行任務(wù);并行程序執(zhí)行階段,并行程序運
4、行在相應(yīng)的軟硬件架構(gòu)下,通過解釋系統(tǒng)優(yōu)化的計算參數(shù)優(yōu)化指令執(zhí)行效率。
(2)對模型框架進行細化和實現(xiàn),針對分層異構(gòu)模型的分層,在不同的層次設(shè)計相應(yīng)的方法庫、參數(shù)庫、程序復(fù)用庫等工具對模型功能以匹配,分層實現(xiàn)并行算法設(shè)計與實現(xiàn)的過程,最終實現(xiàn)并行計算模型的動態(tài)性、自適應(yīng)性、可重構(gòu)性與通用性。
(3)在不同的層次之間,提出了語言解釋系統(tǒng)和編譯系統(tǒng),實現(xiàn)層次之間的鏈接,保證了系統(tǒng)模型的框架的完整性和可實現(xiàn)性。
(
5、4)利用該異構(gòu)并行通用計算模型,實現(xiàn)了疊前偏移程序并行算法的設(shè)計。疊前偏移程序算法是石油探測中經(jīng)典算法之一,該算法的串行程序已經(jīng)較為完善,但其并行算法一直是個較為復(fù)雜的問題。應(yīng)用該模型很好地解決了其并行性。
該通用并行計算框架對應(yīng)用開發(fā)人員提供簡單易用的設(shè)計語言,實現(xiàn)并行計算程序設(shè)計的高效性、正確性、普適性。因而具有廣泛的應(yīng)用前景和顯著的社會效益。分層異構(gòu)并行的通用計算模型為應(yīng)用開發(fā)人員提供獨立于硬件的可擴展的編程接口,為具有
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