并行计算模型对比分析

《并行计算模型对比分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com计算机科学2005Voi．32No．12并行计算模型对比分析)王欢都志辉(清华大学计算机系北京100084)摘要随着集群式系统的发展，并行计算模型在估计和评价系统的性能、引导集群的体系结构以及指导并行算法和程序的设计等方面都显得越来越重要。对于目前已有的并行计算模型的设计思想和原理的了解和分析，非常有利于新的模型的设计与研究。本文首先介绍了目前比较常见的5种并行计算模型，接着在同步性、通信方式和参数等3个方面分析比较了它们的异同和优缺点，最后得出结论，指出了下一代并行计算模型的发展趋势是与具体应用相关的并行计算模型。

2、关键词PRAM，BSP，PostalModel，LogP，QSM，并行计算模型ContrastiveAnalysisofParallelComputationModelWANGHuanDUZhl—Hui(DepartmentofComputerScienceandTechnology，TsinghuaUniversity，Beijing100084)一个PRAM模型的计算由一连串的读、计算和写序列组1引言成。在读步骤中，每个处理器从全局内存中读取数据到局部随着集群式计算机系统NOWE1_的发展，集群式计算在内存中。在计算步骤中，每个处理器处理各自局部内存中的超级计

3、算机研究领域产生了巨大的影响，集群式系统将是未数据，并把结果存放在局部内存中。在写步骤中，每个处理器将各自局部内存中的结果写入相应的全局内存中。为了解来超级计算机的主流结构形式。推动集群式系统发展的两大关键技术是网络和CPU，相对而言网络的作用更大，而集群决处理机时间读、写冲突，又可按照处理机对共享单元存、取的整体性能提高正是在新型的网络互连技术的推动下而获得的不同约束条件进一步分为如下几种情况：(1)EREWPRAM(ExclusiveReadExclusiveWrite的。这种通过高速网络互连的体系结构已经从根本上动摇了PRAM)模型。每次只允许一台处理机读或

4、写某一共享单元；原来超级计算机体系结构的格局，在一定程度上可以说内部(2)CREWPRAM(ConcurrentReadExclusiveWrite互连网络是超级计算机的枢纽和核心。超级计算机发展到现PRAM)模型。每次允许多台处理机同时读同一个共享单元在，从体系结构到算法，到程序设计已经发生了巨大变化，这内容，但每次只允许一台处理机向某个共享单元写内容；一切和内部互连网络结构的发展密切相关。(3)CRCWPRAM(ConcurrentReadConcurrentWrite然而，目前的集群式系统中，还没有一个非常合适的能够PRAM)模型。每次允许多台处理机同时读写

5、同一共享单元刻画内部互联网络特点的通信模型。本文旨在对目前已经有内容。的模型做一个分析比较，希望在此基础上能提出更好的模型另外在参考文E53中，又提出了一种新的模型QRQW来刻画集群式系统的性能，同时对系统和软件的设计带来更PRAM(QueueReadQueueWritePRAM)，每一个共享单元多的指导。可以同时被多个处理机读写，这些读写操作被放在一个队列2现有并行计算模型简介中依次进行。这样，读写一个共享单元的最坏时间就与同时读写该地址的处理机数呈线性相关，一定程度上把同步开销并行计算机的发展是共享存储到分布式存储、从同步到抽象到了模型中。异步。与此同时，并行

6、计算模型的发展也经历了这个过程，下2．2lISP(BulkSynchrono~Paralle1)模型面介绍一下已有的各个模型根据BSPE]模型，一个并行计算机由下面3部分组成：第2．1PlM(ParallelRandomAccessMachine)及其扩展一，若干个存储器或者处理机组件；第二，这些组件之间的点模型对点通信；第三，这些组件之间的同步机制。PRAM是一种理想的并行计算模型。一台PRAM并行为简单起见，可以认为每个组件中包含一个处理机和本计算机由若干带有局部存储器的处理机和一个全局的共享存地存储器；在模型中，不要求关于通信系统、互连网络和同步储器构成。系

7、统的额外信息。*)本项目受到北京市自然科学基金(项目编号：4042018)、863项目(项目编号；20O4AA1O433O)和973(项目编号：2004CB217903)的资助。王欢硕士研究生．主要研究方向为并行与分布式计算；都志辉博士后．剐教授，研究方向为并行计算、网格计算。·142·维普资讯http://www.cqvip.com在BSP模型中，一个并行系统由下面3个参数来表示：2．4Loge及其扩展模型(1)P，系统中处理机的数日；LogP]是一个能很好地符合并行计算机系统中这种分(2)g，把通信开销转换为计算开销的因子；布式存储、多处理器网络通信机制的计算

8、模型。利用