基于PVM的并行程序开发平台研究

摘要

网络并行计算在高性能计算的需求推动下迅速发展起来，在工程科学领域的应用已经非常广泛。伴随着网络并行计算的发展出现了一些并行支撑平台，如PVM，MPI等。这些平台本身都具备一系列的API接口，提供给开发人员调用，开发人员通过调用这些平台提供的函数进行并行程序设计。然而这些平台的共同特点是开发效率低、质量难以保证，而且对开发人员的要求比较高，开发难度大。 并行程序的开发与串行程序开发相比，具有一定的特殊性和复杂性。并行程序的分析和设计需要考虑如任务分配，进程间的通信和同步等细节，而且并行程序需要调用并行平台中复杂的函数来完成数据传输和处理。因此并行程序设计比串行程序要复杂，它比串行程序更需要开发工具的支持。 当前国内外对并行计算的研究主要在实际的工程应用上，并行开发工具的研究相对较少，目前还没有一个较好的并行开发工具。并行开发工具发展的相对滞后，在很大程度上影响了网络并行计算的发展。因此，针对这种情况，本文提出了一个基于 PVM 的并行程序开发平台。平台包括一个并行程序库、并行程序框架生成向导和一个嵌入到Visual C++开发环境中的并行类管理器。 并行程序库是一个面向数值计算领域的、具有面向对象特征的并行算法库。我们把一些典型数值并行算法进行了封装，为开发人员提供高层次的应用程序接口，开发人员只需调用库中的类和函数就可以轻松进行并行程序设计。 并行程序框架生成向导集成了一些常用的并行程序模板，开发人员通过向导可以生成并行程序框架。 并行类管理器是借鉴visual C++开发环境中的类向导设计出来的。通过管理器开发人员可以在工程中创建新类，并且能够管理在工程中已经创建的类。 通过本平台进行并行程序开发将会更加容易，开发效率也会更高。这不仅能加快网络并行计算的发展，而且能推动其他相关工程科学的发展。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的研究目标、研究内容

1.4论文结构

第二章网络并行计算及开发环境

2.1网络并行计算概述

2.1.1高性能计算的需求

2.1.2并行计算的提出

2.1.3网络并行计算的出现

2.2网络并行计算的体系结构

2.3 PVM开发环境

2.3.1 PVM的特点

2.3.2 PVM的组成

2.3.3 PVM虚拟机结构

2.3.4 PVM通信机制

2.3.5 WPVM介绍

第三章基于PVM的并行程序设计

3.1并行编程模式分析

3.1.1 PVM的编程模式

3.1.2主从结构的编程模式

3.2任务分配和负载平衡

3.2.1静态任务分配

3.2.2动态任务分配

3.3面向对象的并行程序设计

3.3.1平台对象

3.3.2并行对象

3.3.3通信对象

第四章基于PVM的并行程序库

4.1数值并行算法分析

4.1.1矩阵乘法

4.1.2求解线性方程组

4.1.3定积分运算

4.2并行程序库的结构

4.3并行程序库的层次结构

4.3.1平台支撑层

4.3.2数据通信层

4.3.3数据处理层

4.3.4应用组件层

4.4并行程序库的结构特点

第五章可视化并行程序开发平台

5.1系统分析

5.2系统设计

5.2.1向导的设计

5.2.2平台前端的设计

5.2.3后台数据库的设计

5.2.4代码生成模块的设计

5.3系统实现

5.3.1向导的实现

5.3.2并行类管理器的实现

5.4系统效果及评价

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢