关于MIMD系统顺序并行转换的正确性

本文先根据Keller并行程序模式介绍程序等价性概念,然后重点阐述HZPARA系统中顺序程序并行转换规则及其不变性质,最后,给出顺序程序与其并行转换后的并行程序的等价性定理。     

OpenMP并行程序的编译器优化

OpemMP标准以其良好的可移植性和易用性被广泛应用于并行程序设计。该文讨论了OpenMP并行程序的编译器优化算法,在编译过程中通过并行区合并和扩展,实现并行区重构,并在并行区中实现了基于跨处理器相关图的barrier同步优化。分析验证表明,这些优化策略减少了并行区和barrier同步的数目,有效地提高了OpenMP程序的并行性能。     

并行程序的一个公理化证明技术

本文给出了一种以原语来构造进程同步和互斥的并行程序设计语言。对Hoare 提出的、用于证明顺序程序部分正确性的推演系统予以扩充,使之包含着对该语言描述的并行性的证明。其证明方法使得人们对怎样提出和弄清并行程序有着更透彻地理解。本文给出了文献中的一些标准例子,也给出了证明终止和没有死锁的方法。     

顺序程序的并行性识别—一种基于变量活动域的方法

本文提出了一种新的顺序程序并行性的识别方法——基于变量活动域的识别方法,这种方法在程序转换的基础上,系统地削弱了语句之间的数据相关性,提高了程序的并行性;并在变量活动域的基础上将转向控制相关转化为数据相关,最终生成一有条件的数据流图,而不带来任何额外副作用;另外,本文对此识别方法的正确性给出了严格证明。     

一种实用的并行程序可视化性能分析方法

并行程序由于自身的复杂性使得并行程序的调试相比串行程序要困难的多，因此用可视化的性能分析工具来辅助并行程序的调试显得非常重要，以此来帮助程序员找到程序的性能瓶颈，为并行程序的优化提供指导和建议。本文在研究MPE性能分析机理的基础上，介绍了一种实用的MPI并行程序可视化性能分析方法，并用实例详细说明了并行程序实时可视化性能分析和事后可视化性能分析过程。     

并行程序的优化与性能评价

文中讨论了并行程序的优化问题,指出并行程序的优化应从数据划分、通信优化和串行优化三个方面着手。针对传统加速比的缺点和不足,我们提出了优化加速比模型来评价优化并行程序的性能;对ＮＡＳ基准测试程序ＭＧ和ＦＴ进行了优化,用优化加速比模型分析了上述两个程序在ＩＢＭ ＳＰ２上的性能。     

并行程序自动优化虚拟化框架

支持程序自动并行化的本质是判定相互之间不存在相关的代码块,因此如何精确地获取包括控制流图和数据流图在内的程序运行时行为成为程序自动并行化的基础.将虚拟机技术运用于并行程序优化领域,设计了基于虚拟机的程序自动并行化框架Vapor,提出了基于二进制翻译技术的超块指令置位替换策略(super block-based in-p...     

并行性挖掘的图文法方法

并行性分析技术一般通过对程序的控制与数据流图或相关依赖图的分析来实现,因而需要从程序中抽取出相应依赖图的算法的支持.本文基于上下文相关图文法RGG形式框架,定义了一种任务级的并行编程图语言GPPL来直接描述顺序或并行程序的控制与数据流图,而且设计了相应的并行性分析算法以挖掘GPPL图程序的并行性特征.GPPL图语言可视为并行程序设计与程序代码生成之间的协同语言,从而使并行性挖掘避免了从程序中抽取出相应依赖图的过程.与已有的描述顺序或并行程序的图语言及其分析算法相比,GPPL图程序形式更为简洁和直观,易于设计,描述能力也更强;基于GPPL图的并行性分析算法的分析能力更强,而且具有可扩展性.     

程序转换中的中间表示

程序的中间表示是一种与源程序等价的程序的可分析形式。本文根据程序转换、划分与优化的需要、对文献[1]提出的程序PDG图进行了改进和扩充,在此基础上提出了系统相关图的概念,并详细地讨论了它们的构造算法。     

大规模结构有限元分析程序在多核集群计算环境中的性能分析和优化

通过对基于MPI编程模型实现的开源有限元计算分析软件在多核集群计算平台中的程序性能的分析,找出程序瓶颈及其原因,实现了基于MPI编程模型的并行程序在多核计算环境中的性能优化。根据程序性能瓶颈的分析,提出了基于MPI/OpenMP混合并行编程模型的大规模线性/非线性方程组求解和多线程多进程同时进行消息通信的两种程序性能优化方案。不同计算规模的实验结果表明,在多核集群计算平台中,MPI/OpenMP混合编程模型实现的大规模非线性方程组求解器相对于单纯基于MPI编程模型实现的并行程序,其性能有2倍到3倍的提升;多线程多进程同时消息传递的优化方案虽然对程序能够起到性能优化作用,但是对解决程序消息通信瓶颈的问题不是最好的方法。两个方案总体性能分析结果表明,基于MPI/OpenMP混合编程模型实现的并行程序,在多核集群计算平台中能够更好地发挥硬件系统的计算能力。     

串行FORTRAN程序的并行识别技术初探

本文基于程序的控制图表示,讨论了程序的并行识别技术,探讨了将串行FORTRAN 程序变换为并行程序的实现方法并且描述了并行FORTRAN 程序任务描述图的构造过程,该任务描述图可以直接提供给操作系统进行调度。     

二维宏观拟颗粒并行模拟程序通信性能优化策略

随着粒子模拟并行计算在相关领域应用的不断深入和并行节点计算能力的不断增强,粒子模拟并行程序中通信耗时对整体性能的影响越来越显著,甚至成为主要性能瓶颈.本文在分析影响并行程序通信性能多种因素的基础上,从进程划分方式选择、通信协议优化的角度,对1个典型粒子模拟并行程序——二维宏观拟颗粒并行模拟程序在千兆以太网环境下的通信性能的优化策略进行了测试研究,通过改进并行进程划分方式,采用用户级通信协议等方法,使测试程序通信性能获得明显提高,进而提出了粒子模拟并行程序通信性能优化的思路和建议.     

共享内存结构并行程序的编译器优化

共享内存结构上的程序自动并行化通常实现循环级并行,采用fork-join执行模式,并行性能有待提高。论文结合fork-join和SPMD两种执行模式的优势,在并行化编译过程中通过并行区合并和扩展,实现fork-join和SPMD混合执行模式,并在SPMD并行区中实现了基于跨处理器相关图的barrier同步优化。分析验证表明,这些优化策略减少了并行区和barrier同步的数目,有效地提高了生成并行程序的性能。     

基于相关性分析的障碍同步消除算法

同步控制是并行执行中的主要开销源之一.本文以Fortran 77串行程序自动转换为MPPFortran并行程序为背景,提出了一种减少数据并行程序中障碍同步开销的优化算法.根据数据并行程序中显式的数据分布与工作划分,处理机间的相关性分析可用于消除程序中不必要的障碍同步,改善程序的并行性能.我们使用一组标准测试程序对算法的有效性进行了测试,测试结果表明平均26%的障碍同步可消除.算法的基本思想同样适用于其它数据并行语言程序的障碍同步优化.     

WRF三维变分同化并行程序性能分析

并行程序性能分析在科学计算程序设计和优化中发挥着重要作用，通过它可以了解并行程序运行效率，分析计算瓶颈，从而改进和优化程序设计，更好地发挥高性能计算机效 能。本文介绍了WRF三维变分同化原理和并行策略，采用性能分析工具TAU对WRF三雏变分同化并行程序运行效率进行了量化分析，确定了程序的计算热点和瓶颈，并提出了相应的优化方案。     

确定性并行技术

由于执行个体之间的同步、竞争和干扰,并行程序的执行存在着不确定性问题,即程序在相同输入下多次执行可能得到不同的结果.不确定性给并行程序在开发、调试、测试、容错和安全等方面都带来了挑战,严重降低了并行程序的可靠性,阻碍了并行程序的发展.确定性并行技术通过控制并行程序执行个体间的同步、竞争和干扰,使程序的执行结果仅依赖于输入.确定性并行技术能够从根本上解决了目前并行程序存在的诸多问题,提升了并行程序的可靠性,给并行程序的发展带来了新的机遇.文中调查、分析和比较了目前主流的确定性并行技术和方法,分析了弱内存一致性对确定性并行系统的影响,并对未来确定性并行技术的发展趋势做出了展望.     

并行可视化调试工具中检查点使能的研究与实现

与串行程序相比,并行程序调试会遇到新的问题。首先并行程序往往需要长时间运行,从而导致并行程序调试是一个尤其费时的过程;其次并行程序调试过程中,某一次调试出现的错误在下次调试的时候不一定出现,给错误跟踪带来了很大困难。本文针对这两个问题,设计和实现了一个中间件系统,在并行调试工具XMPI中使能BLCR检查点系统的。通过该中间件,在使用XMPI调试大型MPI并行程序的时候,减少调试阶段并行程序运行时间,并且可以更好跟踪并行程序错误,提高并行程序开发效率。     

高性能集群系统测试与性能分析

以IBM Blade Center高性能集群系统的性能测试与分析为背景,在对该高性能集群系统测试的基础上,研究了大规模Linux集群上并行程序性能的优化方法。针对该集群系统的硬件特征,编写了以矩阵相乘的Cannon算法为基础的并行性能测试程序,通过在该集群系统3种不同并行环境下（分布式并行、共享内存并行以及混合式并行）对性能测试程序的测试和分析,提出了优化程序性能的准则,展现了该高性能平台的效率,为进一步的开发研究提供了基础。     

一个可预测并行程序效率的评价模型

并行程序的性能分析,特别是效率分析 往往需要程序在实际运行后,根据实验结果再对并行算法进行优化,或改变数据的分配策略, 甚至重新选择并行算法.结合通用并行计算模型BSP(bulk-synchronous parallel),提出一 种有效的并行程序效率评测模型,使得程序员在设计、分析阶段即可对程序效率进行分析和 评估,并据此进一步优化程序.实验结果表明,该模型的预测是精确的.     

X10程序的差别分析方法

程序差别分析是程序调试的常见手段,其主要用于分析程序不同版本之间的差异信息.然而,将现有程序差别分析算法扩展到并行程序语言还面临众多挑战.其主要原因在于并行程序复杂性较高,且存在支持并行活动的特殊机制,如地址(或线程)、活动、同步等,从而为有效进行程序差别分析设置了障碍.文中研究基于PGAS模型的X10并行程序的程序差别分析方法,并设计了一种语句级的、针对X10程序的程序差别分析算法X10Diff.X10Diff包括下列步骤:(1)匹配原程序和修改后程序中的类、接口、方法及地址;(2)为待分析程序片段构建基于地址的程序流图,并建立相应简化图;(3)迭代扩展并比较简化图,并将差别信息定位到代码中.