利用混合编程改善SMP机群上并行矩阵乘法的性能

针对SMP机群,探讨了分别利用单机优化、OpenMP与MPI从指令级、共享存储级与分布主存级三个层次上改善矩阵并行乘Fox算法性能的方法。并通过调用数学函数库与混合编程的方式,在深腾6800上进行了实验,取得了相当满意的数值效果。     

弹道导弹诸元与弹道并行计算方法

变射点、动基座和机动发射是现代导弹武器系统发展的主要方向。为提高武器的快速反应能力,在现有硬件计算条件下降低弹道导弹诸元与弹道计算时间,结合弹道导弹诸元与弹道模型的特点,利用并行计算技术,建立了相应的并行计算模型,采用MPI设计研究了诸元和弹道并行计算的实现方法,通过仿真验证,证明该方法能有效提高弹道计算速度,得到较高的加速比。     

栅格数据处理中邻域型算法的并行优化方法

随着并行计算的成熟,众多数据密集型的栅格处理算法亟需利用并行计算来缩减执行时间.针对其中一类邻域型算法,构建了用于估计是时间代价的串行/并行时域模型,分析了各个组成的代价影响因素,提出了降低数据I/O代价的并行I/O方法和降低数据通信代价的光圈预测方法.实验证明,所提的两个优化方法可以使邻域型栅格处理算法的并行程序更加充分地利用并行计算资源,进而在一般并行化的基础上进一步提升其并行性能.     

Open64的MPI代码自动生成算法

针对开源编译器Open64存在MPI不能自动并行化的问题,对Open64中面向Cluster的MPI代码自动生成进行了研究。分析了MPI代码自动生成模块在Open64体系结构中的位置,提出了基于Open64的MPI代码自动生成算法,并对其进行了实验验证。实验结果表明：该算法不但能够有效降低MPI并行程序的通信开销,而且能够明显提高其加速比。     

数据并行程序设计语言中分布数组的地址计算

本文讨论了在大规模并行计算机上实现数据并行程序设计语言的关键问题──分布数组的地址计算问题。文中详细给出了维分布数组的下标地址计算公式,分布数组的内情向量结构以及分布数组映射函数算法,并对有关编译实现技术进行了探讨。     

并行程序中同步瓶颈的检测和优化方法

针对并发程序中锁的不当使用可能导致性能瓶颈的问题,提出检测和优化并发程序中同步瓶颈的方法IdeSync。IdeSync使用静态分析方法获取同步方法和同步块,构建静态同步依赖图,采用基于执行路径的动态分析技术进行同步依赖关系分析,构建同步依赖图。为了暴露性能瓶颈,在同步依赖图上通过增加程序工作负载的方式,监测临界区的性能变化,并针对检测到的同步瓶颈给出优化建议。在实验中通过HSQLDB、SPECjbb2005和RxJava等12个大型实际应用程序对IdeSync的有效性进行验证,共检测到72个同步瓶颈,根据优化建议进行优化后程序性能均有所提升。实验表明,IdeSync能够有效地检测和优化同步瓶颈。     

一种面向大型地理栅格数据的并行处理框架

随着高分辨率数据获取技术的发展,地理栅格数据的数据量不断增大,串行计算方式无法快速处理大型栅格数据,因此需要通过并行技术提高效率。传统开发过程将算法与进程调度、内存管理以及数据I/O混杂在一起的编程方式,对程序员要求较高,代码质量不易控制。本研究提出了一种面向大型地理栅格数据的并行处理框架,利用核心类的真实和虚拟两种读取方式,实现了大型数据的分步骤、分块的快速加载和写入,并将所有的并行任务调度、进程间的数据传输过程以及特定的栅格算法步骤归结为任务;通过该框架可以将算法本身与并行调度、磁盘I/O等底层操作分离,使算法编写者可以专注于算法本身,降低开发难度,提高代码质量,解决了快速编写大型地理栅格数据算法程序的目的。实验表明,本框架可实现较好的并行效果,并显著降低代码量、提高软件质量。     

MPI并行程序中通信等待问题的诊断方法及其应用

随着并行规模的扩大,现有通信等待问题的诊断方法存在内存开销大、测量时间开销大等问题。通过对现有通信等待问题诊断方法的深入分析,同时考虑测量开销可控的实际需求,建立基于热点函数的通信等待问题诊断模型。基于上述模型,总结出一种更精简、更实用的通信等待问题诊断方法。将该诊断方法分别应用到二维LARED集成、LARED-S、LAP3D等大规模MPI并行程序的通信等待问题诊断过程,应用效果表明本诊断方法可精确定位导致通信等待问题的关键代码段,给出的优化方案及性能提升空间对于后续的程序改进具有参考价值,其中根据诊断结果优化后的LARED-S程序性能提升32%,通信等待时间减少44%。