smp機群編程模型和機群系統(tǒng)并行調(diào)試分析

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1、SMP機群編程模型和機群系統(tǒng)并行調(diào)試研究摘要摘要SMP機群體系結(jié)構(gòu)同時兼顧了計算性能和可擴展性，正在成為并行計算機體系結(jié)構(gòu)的主流發(fā)展趨勢，但SMP機群的編程模型還是一個沒有很好解決的問題，因而研究SMP機群的編程模型意義重大。同時并行調(diào)試是并行程序開發(fā)中一個重要的環(huán)節(jié)，由于并行程序的特殊性和復(fù)雜性，使得并行調(diào)試變得尤為困難，因此對并行調(diào)試的強有力支持顯得尤為重要。本文圍繞兩個863項目“SMP機群體系結(jié)構(gòu)上并行算法的研究與實現(xiàn)”和“曙光3000客戶端集成環(huán)境的研究與開發(fā)”，主要研究了SMP機群編程模型和機群系統(tǒng)并行調(diào)試。本文研究工作由兩部分組成。其一是SMP機群編程

2、模型研究。本文通過分析SMP機群體系結(jié)構(gòu)的特點和SMP機群編程模型的現(xiàn)狀，提出了細粒度并行化的OpenMP+MPI混合編程模型。通過對該模型的實現(xiàn)機制、并行化粒度、循環(huán)選擇、優(yōu)化措施和注意問題等多方面的研究，我們得出該模型兼顧了計算性能和易用性，非常適合SMP機群。為了檢驗該模型，我們在曙光3000上使用該模型，編程實現(xiàn)了一些典型實例，例如顯式Laplace方程組求解、NAS基準測試程序CG等。通過對這些實例運行結(jié)果的性能分析，得到了一些有關(guān)SMP機群和編程模型的重要結(jié)論，并驗證了我們的模型可以在SMP機群上取得良好性能。本文另～研究工作是機群系統(tǒng)并行調(diào)試研究。本文

3、探討了機群系統(tǒng)并行調(diào)試的主要困難所在和并行調(diào)試的主要技術(shù)，并從軟件工程的角度分析研究了并行調(diào)試器的設(shè)計與實現(xiàn)。在這些研究的基礎(chǔ)上，我們?yōu)槭锕?000設(shè)計和實現(xiàn)了遠程并行調(diào)試器RPB。RPB同時支持調(diào)試MPI或PVM、C或Fortran的并行應(yīng)用程序，實現(xiàn)了記錄／重放并行調(diào)試功能，支持循環(huán)調(diào)試，為解決并行調(diào)試的不確定性問題提供了有效方法。RPB采用客戶端／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，具有友好的圖形用戶界面，客戶端和服務(wù)器之間的通信采用CORBA技術(shù)實現(xiàn)，系統(tǒng)主要采用Java語言開發(fā)，具有良好的可移植性和可擴展性。本文從系統(tǒng)介紹、設(shè)計思想、技術(shù)路線、實現(xiàn)方法和性能測試等方面介紹了為

4、曙光機群開發(fā)實現(xiàn)并行調(diào)試器的工作。本文為SMP機群提出了細粒度并行化的OpenMP+MPI混合編程模型，通過分析使用該模型在曙光3000系統(tǒng)上實現(xiàn)的典型實例的性能，驗證了該模型是SMP機群編程模型的一個較好選擇。這對sMP機群體系結(jié)構(gòu)的研究意義重大，對建立SMP機群的性能模型以及SMP機群編譯器也有重要參考價值。本文也研究了機群系統(tǒng)并行調(diào)試技術(shù)和并行調(diào)試器的設(shè)計與實現(xiàn)方法，為曙光3000設(shè)計和實現(xiàn)了遠程并行調(diào)試器RPB。這對曙光并行機的推廣和普及起到重要的作用，并對其它機群系統(tǒng)調(diào)試器的開發(fā)和并行調(diào)試研究具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：SMP，機群，編程模型，調(diào)試器，曙光

5、3000，OpenMP，MPI，JavasMP機群編程模型和機群系統(tǒng)并行調(diào)試研究ABSTRACTABSTRACTSMPclusterarchitecturehasthegoodscalabilityandhighperformanceforparallelcomputing，whichmakesitthefuturearchitectureofparallelcomputers．Butthereisstillnosuit曲leprogrammingmodelforSMPcluster．Soitissignificanttoresearchintheprogrammi

6、ngmodelforSMPcluster．Paralleldebuggingisveryimporttodevelopparallelprograms．Duetothecomplexityandparticularity,itisdifficulttodebugparallelprograms．Soitisimportanttoprovidepowerfulsupportforparalleldebugging．TllispaperintroducestheresearchofprogrammingmodelforSMPclusterarchitectureandr

7、esearchofparalleldebuggingforclusterarchitecture，whichissupportedbytwoChineseNationa】863projects，‘'ResearchandImplementationofParallelAlgorithmsforSMPClusterArchitecture”and“R&DofDawningUser-Side-IntegratedEnvironmentandTools”．Thispaperiscomposedoftwoparts．Thefirstpartistheresearchof