面向多核系統(tǒng)的科學(xué)計(jì)算核心算法并行化研究.pdf

1、加速未來大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算的一種趨勢是使用異構(gòu)多核/眾核系統(tǒng)。然而，相對于硬件系統(tǒng)的飛速發(fā)展，軟件并行編程模型，特別是針對異構(gòu)多核平臺(tái)的并行模型發(fā)展相對滯后。如何在異構(gòu)多核環(huán)境下充分利用硬件提供的并行計(jì)算能力，提高并行計(jì)算執(zhí)行效率，成為當(dāng)前并行編程工作的首要任務(wù)。
　　 為解決這一問題，本文提出了一種適用于異構(gòu)多核系統(tǒng)的并行計(jì)算模型MS-BSP，與傳統(tǒng)的通用BSP并行計(jì)算模型相比，可以更好地反映不同類型的任務(wù)分配到不同類型的處理器核

2、并行處理的特征，指導(dǎo)在此類異構(gòu)多核系統(tǒng)上的并行科學(xué)計(jì)算算法的設(shè)計(jì)和分析。在此種模型下，本文提出科學(xué)計(jì)算并行化編程框架。與IBM的Cell和Nvidia的CUDA架構(gòu)下復(fù)雜的編程方式相比，MS-BSP模型下的編程方式將多線程的核函數(shù)映射工作交由系統(tǒng)自行完成，減少了開發(fā)人員對存儲(chǔ)單元和同步機(jī)制的繁瑣的顯式操作，方便了編程。最后，本文在RED平臺(tái)上按照MPI規(guī)范實(shí)現(xiàn)了并行編程與操作系統(tǒng)的接口，完成了對MPI函數(shù)的兼容，提高了所提出并行編程模型

3、的可移植性。
　　 在此套并行化框架指引下，將科學(xué)計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域中的六種核心算法進(jìn)行并行化設(shè)計(jì)和優(yōu)化，并在“浙大數(shù)芯”實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)開發(fā)的RED片上多核平臺(tái)和IBM的成熟商業(yè)處理器Cell平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和對比評估，驗(yàn)證了我們提出的并行計(jì)算模型的實(shí)用性以及高效性，最終六個(gè)算法在兩個(gè)平臺(tái)上都達(dá)到了較高性能。由于MS-BSP模型在RED平臺(tái)上針對其主從式異構(gòu)多核架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使得任務(wù)調(diào)度開銷顯著減小，其實(shí)現(xiàn)效率(效率定義為并行加速比與實(shí)際加