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《中国科学院研究生院(计算技术研究所)》 2002年
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SMP机群上的并行代码优化技术

陈莉  
【摘要】: 随着多处理器和高速通讯网技术的发展,SMP机群由于其明显的价格比和良好的可扩展性,成为备受欢迎的高性能计算平台。这类体系结构比之传统的并行机的一个显著特征是它们混杂的内存模型:节点内的共享和节点间的分布内存模式。层次式的体系结构,给程序设计提出了更复杂的问题。我们相信,SMP机群需要一个统一的、可移植的程序设计模型。OpenMP是一个发展中的共享内存编程标准,我们设计了一个适合分布内存环境的OpenMP扩展,给出了它在SMP机群上的一个支持层次并行的编译实现,并对层次模型中的若干优化问题进行了较为深刻和独创性的研究,取得了良好的效果。 本文的主要贡献如下: 1.基于“分布OpenMP”的概念,实现OpenMP在SMP机群上的扩展;研究了其三种可能的执行模式,给出了多级并行的总体框架,讨论了层次并行性确定的基本策略和问题。 2.SMP机群上同样存在数据分布和计算分割确定的问题,本文提出优化通信的冗余计算分割技术,它的基本思想是针对并行循环序列,恰当地选择每个并行循环套的冗余计算量,消除一般计算分割技术会引入的循环套之间的通信。 3.提出通过循环合并发掘节点间流水并行的方法。该技术与传统流水技术的不同在于,能从复杂的循环结构中发掘流水并行。 4.在全局通信优化的框架中,实现了全局的冗余消息消除和消息合并,并加入对冗余计算分割的支持;全局阴影区优化技术的应用,大大减少了由过程调用引起的数据重分布。过程间通信优化,实现了规则通信的过程间冗余合并,其优化效果显著。 5.研究了节点内的并行域合并问题,提出过程间并行域合并技术,大大增加了节点内并行性的粒度。 6.提出一种基于静态计算分割的同步消除技术。针对引用点之间的关系提出3类概念:对计算分割系数一致的引用点、强分离的引用点、分离的引用点,并分别求出其对同步消除的影响——对应的无同步偏移;最后在一个整体框架中实现了基于计算分割调整的同步消除算法;此外,还研究了过程间同步点消除的实现。 我们认为,支持混合内存体系结构和层次并行的编译技术是一个值得研究的方向。本文的探索性研究仅仅是个开始。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(计算技术研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN915.02

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