一種平臺無關的并行編程模型的設計與實現(xiàn).pdf

1、并行計算機體系結構的發(fā)展，帶來了并行計算機性能的快速提升和并行計算平臺的多樣化，同時也對研究和應用人員提出挑戰(zhàn):(1)如何降低并行編程難度，使不具有并行計算知識背景的用戶能夠快速有效的開發(fā)并行程序，充分發(fā)揮并行計算機在不同應用領域的計算能力;(2)如何使現(xiàn)有的大量串行程序以一種穩(wěn)健可靠的、非顛覆式的方式并行化;(3)如何使并行編程不依賴于硬件平臺，當?shù)讓佑嬎闫脚_發(fā)生變化時仍可以有效運行。目前，設計合理有效的并行編程模型是解決多種并行程序

2、開發(fā)難題的主要手段。
　　本文設計并實現(xiàn)了一種基于并行函數(shù)庫的并行編程模型。編程模型的設計思路和方法為:(1)為簡化并行編程，支持串行軟件的非顛覆式并行化，以并行函數(shù)庫的方式隱藏底層并行化細節(jié)，并提供與傳統(tǒng)串行編程相似的編程接口。用戶依照傳統(tǒng)串行軟件的開發(fā)邏輯，通過API調用即可開發(fā)并行程序。(2)為實現(xiàn)并行編程的平臺無關性，將平臺相關的并行函數(shù)庫向上封裝為統(tǒng)一的API接口，用戶通過調用平臺無關接口開發(fā)并行程序，程序可無修改地運行

3、于多種計算平臺。(3)為提高程序性能，提供任務調度和數(shù)據(jù)分配功能，使系統(tǒng)在處理較為復雜的多任務計算問題時，仍能達到較好的負載均衡和較低的并行開銷。(4)在系統(tǒng)可擴展性方面，具備功能可擴展性和計算平臺可擴展性。功能可擴展是指可擴展應用函數(shù)庫和運行時函數(shù)庫，可針對具體應用領域開發(fā)專業(yè)型編程模型;計算平臺可擴展是指可以支持新的底層計算平臺。本文利用矩陣乘法算法和頻率統(tǒng)計算法設計了三組實驗，分別驗證編程模型的平臺無關性，多任務調度系統(tǒng)的有效性，

4、并測試了編程模型對程序性能的影響。實驗表明該編程模型能夠有效簡化并行程序開發(fā)，基于該編程模型的程序可在多種計算平臺上有效地編譯運行;系統(tǒng)的任務調度功能能夠提高多任務計算問題的總體性能;編程框架可能會造成一定的開銷，但不影響程序的總體性能。
　　本文在編程模型原型系統(tǒng)的基礎上擴展和設計了面向遙感圖像處理的并行編程模型。擴展的并行編程模型保留了原型系統(tǒng)的易用性和平臺無關性，擴展了適合遙感數(shù)據(jù)特點的數(shù)據(jù)結構，增加了地理空間數(shù)據(jù)格式支持庫