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基于本体的MPI+OpenMP并行检索研究与应用

作　者: 李永瑾
导　师: 申卫昌
学　校: 西北大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: MPI+OpenMP混合编程模型语义检索基于本体的并行检索
分类号: TP391.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 67次
引　用: 1次
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内容摘要

随着科学和工程领域对计算性能的要求越来越高,高性能计算机和机群系统越来越受到广泛地使用,特别是多核处理器的发展,极大地提高了并行计算的性能。本文根据多核机群的结构特点研究了混合编程模型,并将其应用到中医案例分析系统的信息检索中。本文首先对并行计算理论和并行体系结构进行研究和分析,尤其是多核体系结构。多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算内核,与单核处理器相比具有更高的计算能力。如何充分利用多核机群系统的特性,提高加速比和系统资源利用率,是当今研究的重点与热点。本文结合多核系统的层次结构,研究了适合多核机群系统的MPI+OpenMP混合编程模型,并在此基础上实现了进程和线程两级并行。MPI+OpenMP混合编程模型具有可扩展性、移植性好、编程易实现等优点,充分发挥了机群系统的优越性。其次,研究了语义检索的相关技术,分析了本体和语义扩展。语义检索是给关键词赋予语义,进行上下位词、同义词和近义词扩展,提高准确率和查全率。本文应用本体来描述语义,使用OWL语言作为本体的描述语言。通过在用户和数据资源库之间建立本体库,应用语义推理功能,设计基于本体的语义扩展检索框架。最后,对基于本体的语义检索技术进行分析,结合混合编程模型,研究基于本体的并行检索技术。其中对该模式的并行化实现分三步：(1)本体库构造的并行化,节点间的并行；(2)本体推理程序的并行化,主节点上线程级的并行；(3)搜索的并行化,将语义扩展后的检索条件分发给每个节点,实现节点间的并行。本文将设计的基于本体的并行检索模型应用到中医案例分析系统的检索模块中,并在多核刀片机群上进行运行,通过对结果的性能分析,从而看出：本文研究的基于本体的并行检索模型可以充分利用机群结构的优势,提高了检索速度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题的研究背景  9-10
  1.2 国内外研究概况  10-13
    1.2.1 并行计算的发展  10-11
    1.2.2 机群系统的发展  11-13
  1.3 中医药信息检索的概况  13-14
  1.4 本论文的结构安排  14-15
第二章 MPI和OpenMP概述  15-25
  2.1 多核系统概述  15-16
  2.2 并行编程模型  16-17
  2.3 MPI编程模型  17-22
    2.3.1 MPI介绍  17-18
    2.3.2 MPI优缺点分析  18-19
    2.3.3 MPI基本函数  19-20
    2.3.4 MPI并行设计模式  20-22
  2.4 OpenMP编程模型  22-24
    2.4.1 OpenMP介绍  22-23
    2.4.2 OpenMP并行设计  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章 MPI+OpenMP混合编程模型  25-32
  3.1 MPI+OpenMP混合编程模型介绍  25-26
  3.2 MPI+OpenMP的并行粒度  26-28
    3.2.1 MPI+OpenMP粗粒度并行  26-27
    3.2.2 MPI+OpenMP细粒度并行  27-28
  3.3 MPI+OpenMP模型与MPI模型的性能比较  28-29
  3.4 MPI+OpenMP编程模型优势分析  29-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章基于本体的语义信息检索模型  32-40
  4.1 信息检索概述  32
  4.2 本体简介  32-37
    4.2.1 本体定义  32-33
    4.2.2 本体的描述语言  33-34
    4.2.3 本体的建模元语  34-35
    4.2.4 本体的构建方法  35-36
    4.2.5 本体的创建工具  36-37
  4.3 语义扩展  37-38
  4.4 语义检索的框架设计  38-39
  4.5 本章小结  39-40
第五章基于本体的并行检索技术  40-50
  5.1 并行信息检索概述  40
  5.2 并行计算与分布式计算  40-41
  5.3 基于本体的并行检索结构  41-43
  5.4 基于本体的语义并行检索  43-49
    5.4.1 本体库的建立  43-46
    5.4.2 本体推理程序的并行化  46-47
    5.4.3 搜索过程的并行化  47-49
  5.5 本章小结  49-50
第六章并行检索模型在中医案例分析系统中的应用  50-57
  6.1 中医案例分析系统的功能  50-52
  6.2 机群系统的搭建  52
  6.3 检索结果测试  52-55
  6.4 性能分析  55-56
  6.5 本章小结  56-57
总结与展望  57-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间取得的科研成果  62-63
致谢  63

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