【摘要】： 多核處理器的出現(xiàn)給軟件設(shè)計(jì)帶來了很大的挑戰(zhàn),除操作系統(tǒng)的支持以外,為了充分利用多核處理器所提供的計(jì)算資源,必須對(duì)現(xiàn)有的軟件進(jìn)行一些改進(jìn)。只有代碼能夠并行執(zhí)行的軟件才能充分利用多核處理器所帶來的性能提升,所以并行程序設(shè)計(jì)技術(shù)可以直接利用多核處理器的計(jì)算能力,現(xiàn)有的并行編程模型可以應(yīng)用于多核平臺(tái)。消息傳遞模型是一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)之間相互通信的API的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,它通常用于計(jì)算機(jī)集群和超級(jí)計(jì)算機(jī),我們將其應(yīng)用于多核平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)水平集內(nèi)核程序的并行化。ReachLab是一個(gè)用于混合系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)的計(jì)算平臺(tái),它使用水平集方法進(jìn)行可達(dá)集的計(jì)算,在計(jì)算過程中需要求水平集方程的數(shù)值解,因而需要強(qiáng)大的計(jì)算能力的支持和大量的內(nèi)存空間,所以我們將使用多核計(jì)算平臺(tái)來進(jìn)行計(jì)算。本文通過設(shè)計(jì)和分析用于多核平臺(tái)的并行水平集內(nèi)核,提出了將消息傳遞接口的一種實(shí)現(xiàn)—OpenMPI用于多核平臺(tái)以充分利用多核平臺(tái)的性能的方法及使用數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)SUNDIALS求解水平集方程的方法。方法一為開發(fā)適用于多核平臺(tái)的科學(xué)計(jì)算程序提供了指導(dǎo),使用方法一開發(fā)的科學(xué)計(jì)算程序可以充分的利用多核處理器的計(jì)算能力:方法二提高了使用水平集方法計(jì)算可達(dá)集的精度,使可達(dá)集的計(jì)算更加精確。 結(jié)合使用SUNDIALS與OpenMPI,我們開發(fā)了適用于多核平臺(tái)的并行水平集內(nèi)核,并用混合系統(tǒng)實(shí)例對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試,對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了誤差分析。測(cè)試結(jié)果表明,使用OpenMPI的并行程序能夠充分的利用多核處理器所帶來的性能提升;使用SUNDIALS的并行水平集內(nèi)核的計(jì)算誤差要小。
【學(xué)位授予單位】：汕頭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP332
【圖文】：

圖2一1雙核CPU的架構(gòu)與對(duì)稱多處理器架構(gòu)FigureZ一1DualCoreCPUarehitee恤eandSMParehiteeture從上圖我們可以知道，雙核hitelCoreZ處理器中的每個(gè)內(nèi)核都有自己的一級(jí)緩存?zhèn)�內(nèi)核共用二級(jí)緩存，且通過唯一的總線與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其它部分相連。對(duì)稱多處的每個(gè)處理器與總線或交叉開關(guān)相連，然后通過總線或交叉開關(guān)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其相連，所以說多核平臺(tái)與對(duì)稱多處理器在架構(gòu)上相似。多核處理器[1l]毫無疑問是未來所有計(jì)算架構(gòu)事實(shí)上的潮流。在今后的很長(zhǎng)一段時(shí)項(xiàng)技術(shù)將使性能不斷擴(kuò)充，幾十個(gè)乃至幾百個(gè)內(nèi)核將被集成到未來的處理器當(dāng)中。使這些發(fā)展優(yōu)勢(shì)帶來巨大價(jià)值，軟件的開發(fā)和使用模式也必須有相應(yīng)的發(fā)展。多核出現(xiàn)給軟件設(shè)計(jì)帶來了很大的影響，只有能夠并行運(yùn)行的軟件才能夠充分利用多核的性能提升。很多的應(yīng)用如:研范b訪問，每個(gè)研觸b訪問都是獨(dú)立的，互不相關(guān)的，

圓雙核CPU圖3一1:一個(gè)CPU內(nèi)核對(duì)應(yīng)一個(gè)MPI進(jìn)程Figure3一 l:oneMPIProeessPereore這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:與以前程序員編程的模式相同，不需要程序員學(xué)習(xí)新的模式;現(xiàn)有的代碼可以應(yīng)用在多核上;更容易調(diào)試。缺點(diǎn)是:

以通過為ReachLab提供相應(yīng)的模型翻譯器來將混合系統(tǒng)可達(dá)性分析算法轉(zhuǎn)換為特定平臺(tái)可執(zhí)行的代碼，進(jìn)而可以對(duì)混合系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性的分析。圖4一 1ReachLab架構(gòu)圖Figure4一 1thearchiteetUreofReachLab運(yùn)用ReachLab對(duì)混合系統(tǒng)構(gòu)建及分析的流程，其架構(gòu)圖‘嗦口圖4一1所示。首先，在

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本文編號(hào)：2769497