IA机群节点内并行编程模式性能分析.doc

IA机群节点内并行编程模式性能分析
机群节点内并行编程模式性能分析 !"
% %! 曹振南 冯圣中 王沁
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! %"""G") (中国科学院计算技术研究所，北京
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摘 要 该文分析了 & >?@ 机群节点内并行应用性能的影响因素，深入研究编程模式对性能影响的机理，并指出 9)命/
中率是最显著的影响因素。
关键词 机群 & 2& 1C2 9>?@ /=)’=)
文章编号 %""G44%(""#)"""G#"4 文献标识码 中图分类号 024%% !II!!II/
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和 2& 消息传递编程模式的两种广泛使用的标准库 2A= =% 引言 使消息传递程序大大地增强了可移植性。其中 是目前最 2& =近年来，架构 机群系统(机群)以其廉价、开 &(* +, & ’)’-./
重要的并行编程工具，它具有移植性好、功能强大、效率高等优 放、高效等优点发展极为迅速。在 排名中，三年前 012 3 &""/
机群只有 套，但在 年 月达到 套，且在前 名中 4 5 %%6 % ! !"""点，而且有多种不同的免费、高效、实用的实现版本。消息传递
占据三席，其比例还在迅速扩大。世界各大厂商纷纷把目光转 程序不仅可以执行在共享存储的多处理机上，而且可以执行在向 架构，研究相关配套产品。机群与传统的 架构的& & 7&89 // 分布存储的多计算机上。但消息传递程序编程相对比较复杂，机群系统在体系结构、操作系统等方面有不小的差异。目 :;&< 尤其对于一些不规则并行程序来说，消息传递模型很难描述所前，人们对于如何在 架构 机群系统上开发高效的并&/ +,’-. 需要的交互。 行程序研究较少，了解的还不是很透彻。混合编程模式是在节点内采用共享存储程序设计，节点间 机群节点一般采用两个 的 ，可以采用共享存 & 2 829=/:采用消息传递程序设计。对于单个节点，混合编程模式等同于 机群节 & /储和消息传递这两种编程模式。文章比较和分析了 共享存储编程模式。混合编程模式适用于分布存储的多计算机 点内两种常用并行编程模式性能的影响因素，并以高性能计算
系统。共享存储编程模式主要适用于共享存储的多处理机。它 中较常用的矩阵乘作为基准测试程序展开测试。得出结论:大 部分应用程序在 机群上，采用消息传递编程模式的性能优 & /比消息传递编程更加容易，而且它对于开发不规则并行程序有 命中率下降是导致混合模 9>?@) 于采用混合编程模式的性能，优越之处。但是，基于共享存储程序模型的并行编程目前没有 式性能较差的最主要原因。统一的标准，程序可移植性较差，不适用于分布存储的多计算 是 共 享 存 储 程 序 设 计 中 比 较 常 用 的 一 种 标 1C)’=2 机系统。 准。
!$! +,’-. 下 ******@D)>EF 库的实现原理
在共享存储编程模式中，在 系统下 是 利 用1C2 +, )’=’-. 编程模式及其性能影响机理!库实现的。的内核线程和其它操作系统的内 +,’-.(***@D)>EF +,’-. 两种常用的并行编程模式 内核本身并不涉及到线程处理，而是纯粹以 +,’-. 核实现不同。!$% 提供了 库