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《西安建筑科技大学》 2010年
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多核并行编程技术在加速数字图像处理中的应用

刘明生  
【摘要】: 随着多核处理器硬件的不断发展,多核处理器最迫切需求是系统软件支持和应用软件开发,软件针对处理器进行性能调优,才能使基于多核处理器的软件实现最佳性能。如果不针对多核进行软件开发,不仅多核提供的强大计算能力得不到利用,相反还可能不如单核CPU高效。因此,如何设计和开发基于多核的软件应用程序,以充分发挥多核的计算优势来提升系统的性能,成为现阶段软件开发面临的主要问题。 本文的主要内容如下: (1)针对多核处理器和多核技术在国内外的研究现状分析多核并行编程所存在的关键问题,多核编程与单核编程之间的区别,进一步剖析了多线程编程技术:线程的同步和线程间的通信,深入研究了符合实际应用的多核并行编程模式。 (2)对数字图像处理中存在的运算量大、运行速度慢等问题,分析数字图像处理的特点和整体框架结构,利用多核并行编程技术设计了快速数字图像处理方法库,并借助Intel(?) VTune和Intel(?) Parallel Studio工具得出数字图像处理程序中的瓶颈及热点区域,总结出具体可利用多线程进行并行优化的部分,然后采用多线程开发工具OpenMP对这些瓶颈及热点区域进行并行化编程。 (3)结合数字图像处理程序,就循环并行化和数据保护、动态线程个数设置和线程调度策略三方面进行并行优化设计,提出了一种多核并行程序的调试步骤和分析方法,该调试方法具有良好的可扩展性。 (4)通过在双核和四核的环境下进行串行和并行运行时间统计,分别计算出双核和四核下的加速比值。实验证明了程序优化后的执行时间缩短了原来串行程序执行时间的40%~60%,提高了程序的加速性能,验证了多核平台、并行程序设计理论和并行编程模式相结合开发的优越性,达到了预期的优化目标。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 申俊华;中期火电开机优化的多核并行算法及其应用[D];大连理工大学;2010年
2 鲁晓帆;并行小波高速计算研究及其在电力系统中的应用[D];西南交通大学;2011年
3 秦海兵;基于多核平台的程序并行优化研究[D];长安大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 程志;多核并行计算在视频服务中的研究及应用[D];山东大学;2008年
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3 徐永;基于多核处理器的通用图像库的并行化扩展与实现[D];复旦大学;2009年
4 曹婷婷;基于多核处理器串行程序并行化改造和性能优化[D];西南交通大学;2009年
5 袁香菊;基于多核系统的程序优化技术的研究[D];西安建筑科技大学;2009年
【共引文献】
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4 彭曦;顾炳根;李展涛;;基于多核的OpenMp并行程序设计[J];硅谷;2010年16期
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8 盛楠;廖成;张青洪;陈伶璐;;基于OpenMP的多辐射源二维电波传播预测方法[J];电波科学学报;2013年04期
9 甘岚;郑鹏;高捷;王雪虎;于忠平;;肿瘤图像特征统计中多线程技术应用研究[J];华东交通大学学报;2010年03期
10 蔡德霞;钟诚;韦兴柳;林孔升;;多核系统上任意2序列公共元素的并行查找[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 韦伟;冯佩;柯琦;林瑞;钟诚;;多核机器上线程级并行加解密数据库数据[A];广西计算机学会2009年年会论文集[C];2009年
2 柯琦;钟诚;李智;王刚强;;多核计算机上最大和子序列线程级并行算法[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年
3 陈远知;;多核处理器的里程碑——TILE64[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
4 陈远知;杨帆;;Tilera多核处理器网络应用研究[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 赵勋旺;复杂电磁环境中快速多极子方法的研究与应用[D];西安电子科技大学;2008年
2 伍瑞卿;电缆传输测井高速网络中关键问题的研究[D];电子科技大学;2010年
3 赵龙;多视场景异常目标描述[D];中国科学技术大学;2012年
4 陈华;阵列侧向测井反演方法研究与应用[D];中国石油大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李秀芳;基于多核的多线程算法并行优化[D];郑州大学;2010年
2 申俊华;中期火电开机优化的多核并行算法及其应用[D];大连理工大学;2010年
3 邵英安;非玩家角色瞄准算法的研究[D];辽宁师范大学;2010年
4 应德全;基于GPU和压缩索引的新一代测序数据再测序研究[D];江西师范大学;2010年
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6 笱程成;基于多核架构的高速IP包捕获技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
7 王兴启;多核处理器的有锁编程与非阻塞算法研究[D];中原工学院;2011年
8 席志成;MPEG-2多内核实现和分析[D];西安电子科技大学;2011年
9 栾潇;多层格林函数插值法的并行化研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 于涛;基于多核的网络设备测试系统软件设计[D];西安电子科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 马秋菊;何杏玉;;多核计算机环境下的并行程序设计方法[J];承德石油高等专科学校学报;2010年01期
2 郭艳芬,张红梅,曲智林,马晓剑;一种基于小波的并行算法及其在大型数值计算中的应用[J];东北林业大学学报;2005年04期
3 何元清,孙世新,傅彦;并行编程模式及分析[J];电子科技大学学报;2002年02期
4 王振树;张波;李欣唐;;新型电力故障录波监测系统[J];电力系统自动化;2007年10期
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6 廖胜利;程春田;王静;蔡华祥;邓贵仕;;中期火电机组开机优化的改进逐步优化算法[J];电力系统自动化;2010年17期
7 胡国胜,任震,黄雯莹;小波变换在电力系统中应用研究[J];电力自动化设备;2002年03期
8 袁晓辉,袁艳斌,张勇传;电力系统中机组组合的现代智能优化方法综述[J];电力自动化设备;2003年02期
9 韩志伟;刘志刚;鲁晓帆;周登登;;基于CUDA的高速并行小波算法及其在电力系统谐波分析中的应用[J];电力自动化设备;2010年01期
10 黄猛;;OpenMP的多核并行程序设计[J];电脑编程技巧与维护;2009年17期
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1 陈榕;多核环境下面向数据并行编程模型的性能和可伸缩性研究[D];复旦大学;2011年
2 刘洋;大规模电力系统并行处理技术及可靠性评估Web计算系统研究[D];重庆大学;2006年
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5 李刚;水火电系统短期节能发电调度研究与应用[D];大连理工大学;2007年
6 黎鹤;并行系统中负载调度问题的研究[D];中国科学技术大学;2008年
7 谢旻;高可用MPI并行编程环境及并行程序开发方法的研究与实现[D];国防科学技术大学;2007年
8 岳嵚;粗粒度并行遗传算法的计算性能及其应用研究[D];华中科技大学;2008年
9 赵伟;基于并行的快速碰撞检测算法研究[D];吉林大学;2009年
10 桂勋;多核并行和设计模式在海量电力暂态数据处理与分析中的应用研究[D];西南交通大学;2009年
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1 游佐勇;OpenMP并行编程模型与性能优化方法的研究及应用[D];成都理工大学;2011年
2 陈波;基于CPU-GPU异构平台的性能优化及多核并行编程模型的研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 谢克家;多核图像处理并行设计模型的研究及应用[D];重庆大学;2011年
4 冯宪澄;基于MPI的并行小波图像分割研究[D];浙江工业大学;2004年
5 张耀先;考虑机组组合和经济调度的电力系统输电能力计算[D];天津大学;2003年
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7 陈迎霞;基于小波变换的电力系统故障分析[D];武汉理工大学;2005年
8 邵政;多机并行小波三维图像压缩的算法设计及在局域网上实现[D];重庆大学;2005年
9 于伶;机群环境下的并行小波分析[D];黑龙江大学;2005年
10 关仲;基于人工神经网络与动态规划的机组组合算法研究[D];重庆大学;2006年
【二级引证文献】
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1 康明光;中长期发电机组检修优化求解及实用化研究[D];大连理工大学;2011年
2 杨俊雷;基于改进遗传算法的结构可靠度计算[D];河北工程大学;2012年
【二级参考文献】
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1 何元清,孙世新,傅彦;并行编程模式及分析[J];电子科技大学学报;2002年02期
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3 吴昉;须德;;基于多核系统的大规模城市交通仿真平台设计[J];电脑知识与技术;2009年02期
4 童小平,曾孝平,李勇明;一种预测菱形运动估计算法[J];电视技术;2004年06期
5 蒋江,张民选,廖湘科;基于多种资源的负载平衡算法的研究[J];电子学报;2002年08期
6 濮元恺;;多核CPU展望[J];大众硬件;2006年09期
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9 王晶;樊晓桠;张盛兵;王海;;多核多线程结构线程调度策略研究[J];计算机科学;2007年09期
10 张平,赵荣彩,李清宝;基于相关性的同步优化算法[J];计算机工程;2005年17期
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1 叶敏娇;Manticore体系结构设计[D];浙江大学;2006年
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3 秦晓红;基于多核CPU的微型CT并行锥束图像重建算法应用研究[D];山东大学;2008年
4 张艳萍;基于多核CPU的并行体绘制算法应用研究[D];山东大学;2008年
5 程志;多核并行计算在视频服务中的研究及应用[D];山东大学;2008年
6 伊君翰;基于多核的并行编程模型[D];复旦大学;2008年
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10 罗秋明;李晶;雷海军;;一种MPI并行编程教学实验环境系统的架构[J];实验技术与管理;2008年04期
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3 王吉晖;王岭雪;裘溯;郭磐;;数字图像处理课程多元化教学方法的探索与实践[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 刘涛;季振洲;王庆;朱素霞;;嵌入式多核平台大容量高速存储与增强可靠性研究[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
5 李鑫;窦勇;邓林;张劲;;多核平台下事务处理类应用性能分析及评价[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
6 何军;王飙;;通用多核处理器发展现状和趋势研究[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
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3 本报记者 李敬;多核催熟UTM[N];计算机世界;2008年
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5 杨帆;基于多核平台的网络流量监测研究与优化[D];北京邮电大学;2011年
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7 陈莉丽;基于多核集群的并行离散事件仿真性能优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 吴兰兰;基于数字图像处理的玉米苗期田间杂草的识别研究[D];华中农业大学;2010年
9 李季平;基于数字图像处理的叶片三维大位移测量研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 王耀彬;多核平台上支持推测并行化的事务存储体系结构性能优化[D];中国科学技术大学;2010年
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1 刘明生;多核并行编程技术在加速数字图像处理中的应用[D];西安建筑科技大学;2010年
2 奚海波;并行编程技术在多核处理器上的研究与应用[D];东北师范大学;2010年
3 徐项沛;片上网络多核处理器的性能测试与并行编程研究[D];南京大学;2011年
4 王国明;桥联多核配合物的合成、表征及相关性能的研究[D];曲阜师范大学;2003年
5 申俊华;中期火电开机优化的多核并行算法及其应用[D];大连理工大学;2010年
6 寇立涛;Linux多核调度算法的优化与扩展[D];西安工业大学;2010年
7 王雪梅;嵌入式多核处理器的仿真器设计[D];国防科学技术大学;2010年
8 程丹;NIOS Ⅱ多核通信及在神经网络硬件实现中的应用研究[D];东北师范大学;2010年
9 梁慧;基于多核的数据并行编程平台的研究与实现[D];东北大学;2009年
10 罗珅;TD-LTE Femtocell发送端设计与基于多核DSP的实现[D];北京邮电大学;2010年
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