基于異構(gòu)Beowulf機(jī)群的并行計算模型的研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人類對高性能計算有著愈來愈大的需求。異構(gòu)計算能夠?yàn)椴煌愋偷挠嬎闫ヅ浜线m的計算體系結(jié)構(gòu)，大大縮短了計算操作的完成時間，這使得異構(gòu)計算近年來成為并行處理的主要研究平臺。異構(gòu)計算擁有廣泛的應(yīng)用前景。機(jī)群由于自身較高的性能/價格比、較低的價格、較好的可擴(kuò)展性等優(yōu)勢已成為目前并行計算領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。機(jī)群系統(tǒng)的愈發(fā)成熟，硬件成本的降低、微處理器能力的高速提升以及以太網(wǎng)等局域網(wǎng)技術(shù)的成熟等因素，為用微機(jī)建立并行計算機(jī)群即Beowul

2、f系統(tǒng)鋪平了道路。從最初Beowulf機(jī)群的定義到如今不同設(shè)計者給自己搭建的Beowulf下定義可以看出，Beowulf機(jī)群得到了蓬勃的發(fā)展。 并行計算模型是連接計算機(jī)軟件與硬件的一種橋梁，通過對各種并行計算機(jī)基本特征的抽象，形成抽象的計算模型，在此計算模型上分析、設(shè)計所求問題的算法，并通過有效地編譯高級語言用硬件實(shí)現(xiàn)算法。然而雖然并行計算模型很重要，但是至今仍沒有通用的并行計算模型。已經(jīng)提出了的并行計算模型都有不同的側(cè)重點(diǎn)，適

3、用環(huán)境也不相同，對適用環(huán)境的異構(gòu)性、可擴(kuò)展性、消息通信等方面都有不同的側(cè)重。 在Beowulf機(jī)群環(huán)境下，對并行計算模型進(jìn)行研究有著重大的意義。本文分析了異構(gòu)計算系統(tǒng)、機(jī)群系統(tǒng)、Beowulf機(jī)群系統(tǒng)以及現(xiàn)存的并行計算模型，重點(diǎn)介紹了HBSP并行計算模型。通過對傳統(tǒng)的HBSP系統(tǒng)、HBSP系統(tǒng)超步執(zhí)行過程和通信開銷過程的學(xué)習(xí)，搭建了異構(gòu)Beowulf機(jī)群系統(tǒng)，該系統(tǒng)以節(jié)點(diǎn)處理能力的不同體現(xiàn)系統(tǒng)的異構(gòu)性，節(jié)點(diǎn)的cpu及內(nèi)存容量均不

4、同。重新定義了基于異構(gòu)Beowulf機(jī)群的HBSP系統(tǒng)及其性能參數(shù)，以并將MPI引入HBSP模型，對異構(gòu)Beowulf機(jī)群環(huán)境下HBSP通信因素和局部計算內(nèi)容進(jìn)行分析，給出了一個超步的執(zhí)行計算時間和通信開銷時間。分析計算π值的并行算法，在基于本文異構(gòu)Beowulf機(jī)群的HBSP系統(tǒng)下，通過MPI并行軟件的支撐、采用C++編程語言模擬計算π的實(shí)驗(yàn)，對理論值與實(shí)際測量值做比較，并得出結(jié)論：修改后的HBSP并行計算模型在一定程度上適用于本文搭