并行算法在声场计算中的应用研究

摘要

近年来，随着电子技术的快速发展，计算机技术也在飞速发展。虽然计算机单处理器的能力也在不断的进步，但是这种发展已经满足不了许多领域中大规模或超大规模的计算问题对计算机处理能力的需求。并行计算技术可以提高计算机的计算效率，合理的利用计算机资源。
　　随着计算机技术的进步与发展，并行计算技术在各行各业中得到了广泛的应用。并行计算技术具有计算速度快、计算效率高、计算精度高等诸多优点。近年来，在声场理论中随着所研究问题规模及计算量的加大，在某些方面想单纯依靠修改模型本身来提高计算速度已经非常困难。本文将在传统的声场计算模型中引入并行计算技术，尝试用并行计算技术解决水下声场计算中计算量大、计算速度慢等问题。本文的研究内容主要分为以下几个部分：
　　1、研究了并行计算的发展历史、并行计算的优势及用途。并行计算国内外研究现状以及在水声技术领域的应用现状。研究了并行计算的硬件平台并行计算机的分类，介绍了并行算法的设计原则及几个设计并行算法过程中的注意事项，介绍了几种并行编程模型。
　　2、研究了共享存储模型的应用编程接口openMP并行编程模型，介绍了openMP模型中的编译指导语句及几种主要的命令和子句的用法、openMP中的任务调度方法、openMP中的几个主要的库函数及功能。
　　3、研究声场计算中的几种主要的建模方法，深入研究了简正波模型的计算原理，分析其中可以进行并行化的部分，设计程序并行化的方案。
　　4、针对声场理论中的简正波方法，利用openMP编程模型进行并行程序的编写，完成了宽带声场计算并行程序的编写。在并行计算机上，利用串行程序和并行程序分别针对多种不同的海洋环境进行计算，对比并行程序和串行程序的运行结果，分析两种程序在运行时间上和计算精度上的差异，验证并行程序是否可行。

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第1章 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究的主要内容

第2章 并行程序设计介绍

2.1并行计算机

2.2并行计算程序设计

2.3 OpenMP简介

2.4 本章小结

第3章 简正波模型

3.1 浅海简正波模型

3.2 简正波模型中的数值计算

3.3 本章小结

第4章 宽带声场计算的并行化

4.1 宽带声场计算程序的并行化设计

4.2 并行程序性能分析

4.3 波形仿真

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢