基于MPI與OpenMP混合并行計算技術(shù)的研究.pdf

1、在高性能計算技術(shù)研究領(lǐng)域，機(jī)群系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性與高性價比，受到越來越多的大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)的青睞。隨著計算機(jī)集成技術(shù)的不斷發(fā)展，多核技術(shù)開始大行其道，雙核及四核的處理器隨處可見。以多核PC機(jī)為節(jié)點(diǎn)組合而成的機(jī)群系統(tǒng)，不僅能夠提供強(qiáng)大的計算能力，而且方便易用。然而適合于多核機(jī)群的并行編程模型相對滯后，使用傳統(tǒng)單一的MPI消息傳遞并行模型無法充分的發(fā)揮節(jié)點(diǎn)上多處理器的運(yùn)算能力，從而使得整個機(jī)群系統(tǒng)不能取得理想的性能。
　　 針對該

2、多核機(jī)群系統(tǒng)既有分布式存儲又有共享存儲的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)間應(yīng)用MPI消息傳遞、節(jié)點(diǎn)內(nèi)部應(yīng)用OpenMP共享存儲的混合并行編程模型。MPI+OpenMP混合模型貼近于多核機(jī)群的體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合了消息傳遞與共享存儲兩種編程模型的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化了節(jié)點(diǎn)內(nèi)部通信。
　　 本文在詳細(xì)介紹多核處理器體系結(jié)構(gòu)和機(jī)群系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分析了基于MPI+OpenMP的兩種混合模型，即MPI+OpenMP粗粒度混合模型與MPI+OpenMP細(xì)粒度混合模型。

3、在MPI+OpenMP粗粒度混合模型程序中，加入OpenMP制導(dǎo)語句時必須整體上考慮程序的并行方案，要解決MPI通信的線程安全、數(shù)據(jù)競爭、線程的交互、程序語義的正確等問題，需要引入大量的同步點(diǎn)，使得程序的耗費(fèi)增加，綜合于程序的系統(tǒng)開銷與程序開發(fā)難度這兩個因數(shù)，我們選擇了MPI+OpenMP細(xì)粒度混合編程模型。重點(diǎn)討論了基于混合模型機(jī)群系統(tǒng)的時間開銷，對程序進(jìn)行性能單元分析，提出了一系列相對應(yīng)的優(yōu)化策略。構(gòu)建了多核機(jī)群系統(tǒng)的軟、硬件環(huán)境，