网络并行计算在分形图形处理中的应用

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1、礼令寨等网络并行计算在分形图形处理中的应用__一__一一卜一~一-一一一一一一朴一.一~一-一一毕一户-一一一一-一~~网络并行计算在分形图形处理中的应用孔令富C马隽王落毛务山大学信息科学与工恨学晚渗I岛06W1)拢要提出了，种科;AA络并行环境进行分形N形生成计算t`1结构和方法，舞单介绍了分举蓄影生成的铃点、论述了适于并行计算的任务M分和任务分派方法最后通过试验求得该方法下的加速比。验证了应用网络并行计算方法快速处理分行图形的有效性关健河络并行计算，分形图形，Mandelbrot集.并行I拟机

2、M曲线f拟A)或It无穷多个变形闭曲线组成，或0姚一Ct为非连通的点集kl体取决于c值的选取。数学上称上述迭代过程中分别趋于两类不同的点集之间的I前在并行处理领域出现了一种新的趋势，基分界为Julia集，而使Julia集连通的参数C的集合于局域网的E作站簇逐渐地被用作性价比相当好的称为Mardsilbrct集。在Mande3brol集图像中里心形并行计算乎台这种趋势日渐流行从而形成了一的主体即为吸引子。种新的井行处理模式:基子两络的并行计算(net-从Mandellrrot集的11形(图约可以看出

3、它有作work-1m,}edpamllelcomputing),也称网烙并行计算常复杂的结构1ir5这一结构的明显特征是一个主要(networkparuilelcomputing"!).心形图与一系A盘形的书穿苞”连接在一起并且，t#}于分形图形tt*=具有无限的复杂性x践此生ki一个芽苞又被一细节更小的芽苞所环绕，级至无成实现时涉及大量的数据处理这就使得并行处理穷。问时，这些精细的芽苞分支都带有与整体Man成为必然-.A:过去较长的一段时till内人价致力于使delbrot集相似的微VI.拷贝。

4、Wt型机41A档形1作站这显然极大地粼约了对分形几河的研究。将分形M形和网络并行计算结合起来，即在局域网环境下并行处理分形图形可以满足生成所需要的速度It3下而要介绍的分形曲线Mandelbrot集是分形基形中一个麟单的例子、通过该实验来研究并行处理的一些特性IJulia集与Mandelbrot集数学模型Julia集与Mandelbrat集来自非线性映射x--'^护、G复歌域的非线性映射:，ZZ+C是产生分数至t滚分形雷形维图形的一种方法。这种映射能从一种算法产生出丰富的几何形态其迭代过程可写成Z

5、%=二氛z+C‘。二。1,2,A}:给定复数Za作为初始值从上式2并行算法设计得Z=继而Z,,Z,⋯，从而产生Z值序列。其中C是控制参ft'F'的一个关键。2.1任务封分r"‘二‘〕‘则产生的z值序列为凡-L'g2-几,Maaslelbrc+t形每一点都有一定的计算最，并且‘八若Coo,则吸引子不再是零,吸引区域的边具有计其的相邻点无关特性，因此相当适分并行处界也不再足简单的圆，而成为分形曲线，或为简单理。显然，子任务划分的大小直接影响到系统的井Cs.1s.rtts7年牛‘教授、博t:生导郊研究方

6、向并联机器人技术.并行分布式处理联系人23I高技术通讯·增刊2002.08台选定处理机在计算中每一时刻都在运行一个子任行性和任务的运行时间。如果子任务划分得过小过多，任务间的通信和同步必然随之增加，通信开销增务。下面给出利用网络环境并行计算Mandelbrot图加，从而影响了运算速度。而将任务划分得过大过少，又必然使负载不易均衡，并行性降低，也同样会形的流程。影响运算速度。因此，任务划分的规模是一个在通步骤I:Master依据一定的原则对图像空间进行划分，信开销和负载均衡之间权衡的问题。要找到这样

7、一形成一个单一的子区域队列;个平衡点，在该点上，负载不会严重失衡，通信量也步骤2:从子区域队列头开始.向网络上所有可用的空不至于过大，从而使系统效率达到最高。闲工作站发送子区域数据;在本实验中，任务的划分是基于并行图像空间步骤3:Master从处理完的Save处接收图形数据并显进行的、这种划分方法更适合于硬件实现。任务的示结果、划分基任二邻近像素组进行，即以列为单位。每a列步骤4:若子区域队列为空，转步骤8;为一块，作为分配的一个子任务。因此子任务的规步骤5:若子区域队列长度大于空闲处理机数目，则

8、从模就是n,子任务的数量为blceknum，即划分的块该子区域队列中取相应教目的子区域传递给这些空数。同时，由于Mandelbrot图形有越靠近中间复杂闲的Slave,转步骤3;步戮6:若子区域的任务粒度小于规定的最小粒度，则性越大的特点，简单地将n个相邻列划为一块.会将子区域队列中的所有子区域传递给这些空闲Slave,造成靠近图形中间的块执行时间相当长。由于采用转步骤3;自动动态分配任务的策略，并不是人工控制执行结步骤7:对子区域队列中剩余的子区域进行重新划分，点，很可能将复杂的