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基于MPI的可视化并行程序开发平台的研究与实现

作　者: 李玲
导　师: 徐高潮
学　校: 吉林大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 并行计算可视化并行编程环境消息传递接口 MPI 并行代码模板
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着社会发展对高性能计算的需求越来越大,要求越来越高,并行计算成为解决高性能计算问题的必然途径。但是与并行计算技术的发展进步相比,并行计算在具体应用和编程环境方面远远落后。并行计算的应用和推广需要并行程序设计环境作为平台支撑,所以对高效、简易的并行程序开发环境的研究具有非常重要的意义。为了促进并行计算的推广普及,本文对当前并行程序开发环境的现状、困境和发展趋势进行了研究。针对当前并行程序开发环境存在的问题,从普适性和方便用户使用的角度出发,基于控件和可视化、界面友好化思想,提出了适用于Windows环境的基于MPI的可视化并行程序开发平台。通过对MPI的并行编程中的相关元素进行抽象,设计出相关可视化控件。通过对MPI并行编程流程、MPI程序基本框架和MPI设计模式的研究,抽象出三级并行代码框架模板。平台后台使用数据库作为存储支撑平台,方便用户对并行问题解决方案进行更改或查看,使平台具有可再现性。本可视化并行程序开发平台实现了开发过程可视化和任务分配可视化,并且具有可再现性。使用该平台的用户不必非常熟悉并行编程的底层通信语句,仅仅只需要将并行任务以图形化的方式描述出来,给出任务分配策略,由该开发平台将图形化的描述自动转化为并行程序。实践证明,本可视化并行程序开发平台既能为用户提供友好的开发界面,降低并行程序设计门槛,又能有效的简化并行程序的编写流程,提高程序设计效率。

全文目录

提要  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-19
  1.1 本论文论题提出的背景  12-16
    1.1.1 并行计算技术的发展和现状  12-14
    1.1.2 并行程序开发环境的国内外研究现状  14-16
  1.2 本可视化并行程序开发平台的提出  16-17
    1.2.1 选择MPI开发环境作为研究对象  16-17
    1.2.2 本可视化并行程序开发平台的提出  17
  1.3 本论文结构安排  17-19
第2章开发平台KSHKFPT概述  19-33
  2.1 平台KSHKFPT背景知识——MPI并行程序设计  19-30
    2.1.1 MPI概述  19-21
    2.1.2 MPI的数据类型、类型匹配和数据转换  21-22
    2.1.3 MPI的基本函数和MPI消息  22-26
    2.1.4 MPI进程间通信方式  26-30
  2.2 平台KSHKFPT描述  30-33
    2.2.1 平台的功能  30
    2.2.2 平台的特点  30-32
    2.2.3 平台所涉及的关键技术  32-33
第3章开发平台KSHKFPT的设计与实现  33-51
  3.1 平台KSHKFPT总体框架的设计与实现  33-34
  3.2 平台KSHKFPT基于控件的可视化前端  34-40
    3.2.1 平台控件和可视化前端的设计  34-35
    3.2.2 基于控件的可视化前端的实现  35-38
    3.2.3 任务描述器和进程任务描述器  38-39
    3.2.4 任务分配器  39-40
  3.3 平台KSHKFPT后台数据库  40-42
    3.3.1 数据库的功能、设计与实现  40-41
    3.3.2 数据库表内容的存储、删除与导出  41-42
    3.3.3 平台的任务分配可视化和平台的可再现性的实现  42
  3.4 平台KSHKFPT代码生成器  42-49
    3.4.1 并行代码自动生成技术  42-44
    3.4.2 平台代码生成器的设计  44-45
    3.4.3 第一级代码模板  45-46
    3.4.4 第二级代码模板  46-49
    3.4.5 第三级代码模板  49
  3.5 平台KSHKFPT功能的扩展分析  49-51
    3.5.1 编译、调试功能的扩展分析  49-50
    3.5.2 动态的任务分配策略的扩展分析  50-51
第4章开发平台KSHKFPT应用实例  51-61
  4.1 平台KSHKFPT设计并行程序的步骤  51-52
  4.2 平台KSHKFPT实例应用流程  52-59
    4.2.1 并行问题的分析和抽象  52-53
    4.2.2 构建任务描述图  53-54
    4.2.3 选择任务分配策略及生成进程任务描述图  54-56
    4.2.4 自动生成并行源代码  56-59
  4.3 平台KSHKFPT实例应用结果分析  59-61
第5章总结与展望  61-63
  5.1 工作总结  61-62
  5.2 工作展望  62-63
参考文献  63-66
作者简介及在学期间所取得的科研成果  66-67
致谢  67

基于MPI的可视化并行程序开发平台的研究与实现

内容摘要

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