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基于MPI的并行计算研究

张治宏  
【摘要】:现代计算机技术极大地促进了计算科学的发展。但同时,由于科学的发展,科学对计算的要求的不断提高。但是,即使在现在PC机的性能有极大的提高的时代,由于受到物理器件极限速度和技术水平的限制,使得单处理机远远满足不了现代许多领域中具有挑战性的大规模计算课题对计算资源的需求。这个时候,有两种解决办法,一是继续提高单机的运算能力,二是利用并行计算来提高计算能力。并行计算机分为专用并行计算机和机群两种,由于专用的并行计算机价格昂贵,一般用户很少使用,转而使用便宜的机群技术。 由于机群技术依赖于网络,早期网络速度非常慢的时候,网络速度常成为机群计算不可克服的颈瓶。由于近年来网络技术的飞速发展,网络速度有很大的提升,也加快了机群技术的应用。利用网络把各个PC联接起来形成的机群可以部分替代昂贵的专业并行计算机。近年来,国外开发了不少的利用机群进行并行计算的标准,并成功应用于科学试验。 常用的并行编程标准有MPI, PVM等,其中消息传递接口MPI(MessagePassing Interface)更以其移植性好、功能强大、效率高等优点而成为目前最重要的并行编程工具。本论文就是以MPI为基础,对并行计算进行研究的。在论文的写作过程中采用了MPICH作为一个MPI标准的实现,并结合VC++.NET进行并程序的编写。 本文介绍了机群的构建,以及并行计算的基本理论,然后详细的介绍了MPI并行程序设计方法和编程实现。针对大地电磁正演方法推导的出的大量带状矩阵进行并行求解。在实现过程中使用的是C++语言,并利用了C++的面向对象技术。最后对并行程序进行测试分析,并总结了本论文所做的工作中的经验与不足,并指出需要继续研究的问题。


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