基于异种机互联网络的并行神经计算环境的实现和性能分析

摘要

该文了在多台微机与UNIX工作站的互连网上实现的一个并行计算环境—HPC系统.该系统由三部分组成:用户接口函数、UNIX后台服务程序和PC机后台服务程序.它们互相协作以仿真一个并行计算系统.利用该系统的接口函数,用户可以完成程序模块的分配、对程序模块的状态查询和删除、向程序模块传递数据并接收执行结果,实现任务级的并行计算.HPC系统自动地完成PC机资源的管理和分配,对用户来说处理机资源的管理是透明的.通过从软硬件环境、软件结构、任务管理、程序调试和性能分析五个方面对系统的介绍,以及ART1神经网络在其上的并行计算实现,验证了HPC系统的功能和性能.论文解决的主要问题是处理机的管理、对各个子任务的输入和输出的处理、以及任务间的通信.此外,论文还提出了将面向对象技术引入神经网络计算的思想,并在具体实现中利用这种思想,大大简化了程序模块的编程实现过程,减少了处理机之间传送的数据量.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章人工神经网络与并行处理

§1.1人工神经网络

§1.1.1ANN的工作原理与基本特征

§1.1.2 ANN的研究内容与发展

§1.2并行处理

§1.2.1并行处理

§1.2.2并行处理系统

§1.2.3机群系统

§1.3神经并行计算

§1.3.1人脑信息处理的特征

§1.3.2神经并行计算的概念

§1.3.3神经并行计算的特点和研究内容

§1.4神经网络并行计算的实现方法

§1.4.1神经计算机

§1.4.2软件模拟实现

§1.5神经网络并行计算软件的研究现况

§1.6论文的主要工作

第二章背景知识介绍

§2.1进程的有关概念

§2.1.1进程

§2.1.2进程间的通信

§2.1.3进程同步

§2.2 Socket编程接口介绍

§2.2.1背景知识

§2.2.2 Socket的类型

§2.2.3常用的数据结构

§2.2.4系统调用

§2.2.5相关的例程

第三章系统的设计实现

§3.1并行神经计算环境的实现

§3.1.1系统的软硬件环境

§3.1.2 HPC系统的软件结构

§3.1.3用户任务管理

§3.2系统的并行性能与任务管理的分析

§3.2.1一般性能分析

§3.2.2通信量、计算量与加速比

§3.2.3静态任务管理算法

§3.3并行程序的调试

§3.3.1几种调试方法

§3.3.2HPC系统中的调试工具

§3.4系统的启动、关闭与应用程序的开发方法

§3.4.1系统的启动

§3.4.2系统的关闭

§3.4.3应用程序的开发方法

第四章ART1神经网络的实现

§4.1ART1神经网络

§4.1.1 ART1网络模型

§4.1.2 ART1模型的串行算法

§4.2面向对象技术

§4.2.2对象类及属性

§4.2.1对象

§4.2.3操作及方法

§4.3算法的并行化

§4.3.1神经网络中的对象

§4.3.2ART1算法的并行化

§4.3.3 HPC系统中的实现

结束语

附录A参考文献

附录B相关程序

附录C主要程序模块的流程图

致谢