面向混合并行计算系统编程环境的研究与实现

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1、第37卷第4期计算机科学Vo1．37No．42010年4月ComputerScienceApr2010面向混合并行计算系统编程环境的研究与实现武华北孙济洲王文义。(天津大学计算机科学与技术学院IBM中心天津300072)(中原工学院并行处理技术研究所郑州450007)摘要分析了基于CMP节点的混合并行计算系统并行处理模式，基于分层次的自顶向下、逐步细化的思想，设计并实现了面向此类混合并行计算系统的编程环境，从而大大降低程了序设计人员在此类环境下编写并行应用程序的复杂度，减少了程序编码错误，提高了编程人员的效率。关键词多核微处理器，共享缓存，消息传

2、递，混合并行计算系统，并行程序设计中图法分类号TP311文献标识码AResearchandImplementationofParallelProgrammingEnvironmentforHybridParallelComputingSystemWUHua-beiSUNJi-zhouWANGWen-yi(schoolofComputerScienceandTechnology，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)(InstituteofParallelProcessingTechnology，Zhongyu

3、anInstituteofTechnology，Zhengzhou450007，China)AbstractThispaperanalyzedtheparallelprocessingpatterninthehybridparallelsystemofCMP-Clusterandimple～mentedaparallelprogrammingenvironmentbasedonhierarchytop-downapproach．Thissystemcansimplifytheparal～lelprogrammingandimprovetheeff

4、iciencyandcorrectness．KeywordsMulticore，Sharecache，Massagepassing，Hybridparallelcomputingsystem，Parallelprogramming的并行语言。1引言目前OpenMP和MPI已被广泛应用，而且为并行应用程基于CMP多核微处理器的PC集群系统能够以非常低序提供了良好的可移植性。我们说这些环境本质上还只是为廉的硬件和软件成本，为用户提供大规模粗粒度与小规模细用户提供了并行计算机的可编程性及并行程序之间的通信和粒度相结合、多层次且强大而灵活的并行处理能力。

5、然而，在协同手段，但归根结底它们并没有真正解决如何进行通信和得到这种并行处理能力之前，必须首先将待解决的问题进行协同等更高一级的复杂性问题，而是把这些棘手的问题留给并行化划分，然后才能设计并行算法，最终编写程序，以使其了进行并行程序设计和实现的人员，所以它们对于如何进一能够在特定的并行硬件环境中执行。其中，最繁琐、最容易出步减轻程序设计人员的负担和提高并行应用程序的编程效现错误和最耗费时间的步骤是并行编程实现并行算法，它也率_3]以及减少程序中人为的错误发生并无任何帮助。正是由是阻碍并行计算技术被广泛普及应用的主要因素之一。因于这些原因，现在人们

6、已开始把目光投向了对更高一级的编此，对并行编程环境和工具的研究就成为当前并行计算领域程模型和环境的研究上，譬如目前比较典型的代表是CODE中极其重要的研究课题。2．0，CO2P3S和IntelTBB。．OpenMPcl_是由Sun，HP，mM和Intel等多家计算机生CODE2．0是一个可视化的并行编程环境[4l5j。使用产巨头和软件开发商联手推出的一种工业标准，其目的是要CODE2．0设计的并行程序由一组图例(GraphInstance)组为软件开发人员提供一种通用的规范，使得各行各业都可以成，通过调用节点(CallNodes)进行交互。图中有

7、向边表示进很方便地设计出新的并行应用程序或尽可能地为对其修改或入或离开节点的数据流通道。图例类似于传统程序设计中的并行化现有串行应用程序提供方便。子程序。MPI(MessagePassingInterface)[提供了一个实际可用CO2P3S则是一个基于设计模式的并行编程环境[6]。的、可移植的、高效的和灵活的消息传递接口标准，其中不包CO2P3S在提供给用户的编程抽象程度上，从高到低分为3含任何专用于某个特别的制造商、操作系统或硬件的特性。层：模式层、中间代码层和原始代码层。用户在模式层选定特虽然MPI不是一门语言，但是它可以将FORTRAN+

8、MPI或定的并行模式，提供与应用相关的参数来实例化模式模板，然C十MPI看作是一种在原来串行语言基础之上扩展之后得到后代码生成器会产生正