面向对象的并行向量库的设计与实现

摘要

在军事领域中，诸如雷达、声纳等信号处理系统的性能不断提高，对计算机的处理速度提出了更高的要求。并行处理是提高计算机性能、可用性与可靠性的重要途径。目前，并行硬件技术得到了迅速的发展；但是并行软件系统的设计和实现存在着开发效率低、质量难以保证和可移植性差等问题。针对这些问题，可以采用开发标准并行库的方法加以解决。
　　标准并行库开发高性能计算程序的基本思想是：程序库面向特定的应用领域，把一些典型并行算法进行封装，提供给用户高层次的应用程序接口；用户只需要根据自己的需求，调用相应的库函数，就可以编写出并行程序。本课题借鉴高性能嵌入式计算软件计划(HighPerformanceEmbeddedComputingSoftwareInitiative,HPEC_SI)的解决方法，基于消息传递接口(MessagePassingInterface,MPI)的消息传递机制，对图像/信号处理中的一些典型并行算法以类组件的方式进行封装，设计和实现了具有面向对象特征的、用于图像/信号处理的并行向量库，提供给应用软件开发人员一个良好的开发环境。
　　本文基于SPMD并行计算模型，采用层次式结构模式将并行向量库划分为四个层次：应用组件层，抽象数据层，数据划分层和并行支撑层。其中应用组件层把矩阵向量运算的并行算法封装成类组件，为用户提供了高层次的接口；另外三层分别实现数据抽象、数据划分和并行机制支持三方面功能，每一层都有具体的类组件和明确的接口定义。这种层次式结构有利于并行应用开发的任务分解，便于应用程序在不同并行体系结构间的移植，提高了应用软件的质量。
　　同时对应用组件层的类组件进行了正确性的测试，证明可以实现相应的向量矩阵并行算法。
　　最后客观地评价了现阶段的工作成果，对存在的问题进行分析，并对这些问题的解决提出了切实可行的方案。

目录

面向对象的并行向量库的设计与实现

THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF OBJECT-ORIENTED PARALLEL VECTOR LIBRARY

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外综述

1.4 本文内容的安排

第二章 并行处理概述

2.1 并行机的体系结构与分类

2.2 并行计算机模型

2.3 并行算法

2.4 本章小结

第三章 并行库的总体设计

3.1 并行计算模型SPMD

3.2 标准库的整体结构

3.3 库结构分析

3.4 本章小结

第四章 并行库基础平台的构建

4.2 数据划分层

4.3 并行支撑层

4.4 本章小结

4.1 抽象数据层

第五章 并行库应用接口的实现

5.1 应用接口的实现

5.2 实验部分

5.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢