基于MPI+OpenMP的三维声波方程正演模拟 被引量：5

1

作者 宋鹏 解闯 +3 位作者 李金山 谭军 刘伟 谭惠文 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期97-102,129,共7页

针对三维声波方程数值模拟的大计算量和大内存消耗问题,研究并实现了基于MPI+OpenMP的三维声波方程数值模拟并行算法,在PC-Cluster的计算节点间采用基于MPI的按炮分任务的多进程并行模式,在计算节点内采用基于OpenMP的按空间分任务的多... 针对三维声波方程数值模拟的大计算量和大内存消耗问题,研究并实现了基于MPI+OpenMP的三维声波方程数值模拟并行算法,在PC-Cluster的计算节点间采用基于MPI的按炮分任务的多进程并行模式,在计算节点内采用基于OpenMP的按空间分任务的多线程并行模式,以有效地利用计算和存储资源。3D-Overthrust模型的实验结果显示,基于MPI+OpenMP的三维声波方程数值模拟并行算法的计算效率与基于MPI的按炮分任务并行计算模式相当,但其内存消耗远远低于后者,其更适合于基于大模型或实际模型的三维模拟。 展开更多

关键词 三维声波方程 正演模拟 并行计算 mpi+openmp

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蒙特卡罗中子输运程序的MPI/OpenMP混合并行研究 被引量：3

2

作者 梁金刚 刘诗文 +1 位作者 徐琪 王侃 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B12期654-659,共6页

消息传递/共享内存混合并行方法具有适应分布共享式集群计算机的发展趋势、有助于解决蒙特卡罗计算内存问题、改善并行性能等优势。本文基于一维中子蒙特卡罗输运程序,实现MPI/OpenMP混合并行,研究影响混合并行性能的因素,提出针对共享... 消息传递/共享内存混合并行方法具有适应分布共享式集群计算机的发展趋势、有助于解决蒙特卡罗计算内存问题、改善并行性能等优势。本文基于一维中子蒙特卡罗输运程序,实现MPI/OpenMP混合并行,研究影响混合并行性能的因素,提出针对共享内存访问竞争、锁竞争、伪共享等问题的解决方法。测试结果表明,混合并行程序和纯粹MPI并行程序有相近的加速效果,同时大量节省了程序的内存使用,对于实现中子蒙特卡罗输运程序的大规模并行有重要意义。 展开更多

关键词 中子输运 蒙特卡罗 混合并行 mpi openmp 内存

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基于MPI/OPENMP混合编程的三维粒子模拟并行优化 被引量：3

3

作者 颜小洋 张伟文 +1 位作者 布社辉 邓辉舫 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期71-78,共8页

针对MPI、OPENMP并行程序各自存在的缺陷,将MPI与OPENMP结合起来,实现了MPI/OPENMP混合并行编程;通过实验对MPI、OPENMP并行程序及MPI/OPENMP混合并行编程进行了分析.实验结果表明:MPI/OPENMP混合并行编程可以大大减少通信量,其效率和... 针对MPI、OPENMP并行程序各自存在的缺陷,将MPI与OPENMP结合起来,实现了MPI/OPENMP混合并行编程;通过实验对MPI、OPENMP并行程序及MPI/OPENMP混合并行编程进行了分析.实验结果表明:MPI/OPENMP混合并行编程可以大大减少通信量,其效率和加速比均优于纯MPI并行程序,克服了MPI并行程序中因粒子分布不均匀使负载不均衡而导致的程序性能下降的问题,使得可以利用集群中的更多结点来进行计算,缓解了MPI并行程序的通信延迟问题;同时,MPI/OPENMP混合并行编程克服了OPENMP并行程序依赖于单台计算机处理能力和存储空间的问题,大幅度提高了模拟规模. 展开更多

关键词 mpi并行程序 openmp并行程序 3DEMPM 并行计算

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基于MPI和OpenMP的三维弹性波方程混合并行有限差分算法 被引量：5

4

作者 杨书博 乔文孝 车小花 《应用声学》 CSCD 北大核心 2018年第1期75-82,共8页

三维弹性波方程有限差分模拟具有大计算量和大内存消耗的特点,在常规计算机上使用传统算法往往无法满足计算要求。该文以高性能计算机集群为平台,基于MPI和OpenMP混合编程技术,构建了一种新型三维弹性波方程并行有限差分算法。该算法基... 三维弹性波方程有限差分模拟具有大计算量和大内存消耗的特点,在常规计算机上使用传统算法往往无法满足计算要求。该文以高性能计算机集群为平台,基于MPI和OpenMP混合编程技术,构建了一种新型三维弹性波方程并行有限差分算法。该算法基于MPI将总任务分配给多个进程,同时在每个进程中基于OpenMP将子任务分配给多个线程。各个进程具有独立的内存空间,各个线程共享所在进程的内存空间。充液井孔声场的数值模拟结果表明,与基于OpenMP的并行有限差分算法相比,基于MPI和OpenMP的混合并行有限差分算法可以利用计算机集群的多个节点进行并行计算,既极大地提高了计算速度,又有效地降低了单个节点的内存消耗。 展开更多

关键词 声波测井 有限差分 信息传递接口 共享存储并行编程 并行计算

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OpenFoam中多面体网格生成的MPI+OpenMP混合并行方法 被引量：3

5

作者 刘江 刘文博 张矩 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2022年第3期3-10,共8页

网格生成是计算流体力学中非常重要的一环,大规模数值模拟过程中对网格精度要求的提高会导致网格生成所耗的时间增加.文中基于OpenFoam开源软件中的网格生成算法,主要研究多面体网格的并行生成,并提出OpenMP和MPI混合并行的多面体网格... 网格生成是计算流体力学中非常重要的一环,大规模数值模拟过程中对网格精度要求的提高会导致网格生成所耗的时间增加.文中基于OpenFoam开源软件中的网格生成算法,主要研究多面体网格的并行生成,并提出OpenMP和MPI混合并行的多面体网格生成方法.通过理论分析得到,使用混合并行方法生成相同质量的网格时,混合并行方法生成网格的时间消耗随着线程数量和网格单元数量的增加而减少.3组使用不同求解器的数值模拟实验结果表明,该混合并行方法不但可以保证生成网格的质量---可以正常进行数值计算模拟且模拟结果与原方法相比几乎没有差别,而且生成同样质量与数量网格的耗时最多可以缩短至未使用OpenMP并行方法之耗时的1/4以内. 展开更多

关键词 计算流体力学 OPENFOAM 多面体网格生成 mpi+openmp混合并行 并行效率

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一种基于OpenMP的并行混合PVS算法 被引量：3

6

作者 邹竞 马华 谢鲲 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2016年第1期56-59,91,共5页

针对传统串行混合PVS(principal variation search,主要变例搜索)算法的计算量大、执行耗时长和无法利用多核资源的不足,提出了一种基于OpenMP(open multi-processing)的并行混合PVS算法。该算法应用了PVSplitting(主要变例分裂)策略,... 针对传统串行混合PVS(principal variation search,主要变例搜索)算法的计算量大、执行耗时长和无法利用多核资源的不足,提出了一种基于OpenMP(open multi-processing)的并行混合PVS算法。该算法应用了PVSplitting(主要变例分裂)策略,自底向上将博弈树每一层的首个PV节点的每个分支的搜索线程化,利用多核CPU并行执行,并对临界区和线程调度进行了合理设计,以提高搜索效率。最后,基于一个真实的中国象棋博弈系统进行了实验,结果表明,该算法拥有较高的剪枝率和加速比,能够明显提升混合PVS算法的执行性能。 展开更多

关键词 并行计算 混合PVS算法 博弈树 openmp PVSplitting

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基于MPI+CUDA异步模型的并行矩阵乘法 被引量：2

7

作者 刘青昆 马名威 阎慰椿 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2011年第12期3327-3330,共4页

矩阵乘法在科学计算领域中起着重要的作用,不同结构模型能够改善并行矩阵乘的性能。现有的MPI+CUDA同步模型中,主机端需要进入等待状态,直到设备端完成任务后才能继续工作,这显然浪费时间。针对上述问题,提出一种基于MPI+CUDA异步模型... 矩阵乘法在科学计算领域中起着重要的作用,不同结构模型能够改善并行矩阵乘的性能。现有的MPI+CUDA同步模型中,主机端需要进入等待状态,直到设备端完成任务后才能继续工作,这显然浪费时间。针对上述问题,提出一种基于MPI+CUDA异步模型的并行矩阵乘法。该模型避免了主机端进入等待状态,并采用CUDA流技术解决数据量超过GPU内存问题。通过分析异步模型的加速比和效率,实验结果表明,此方法显著提高了并行效率和大型矩阵乘法的运算速度,充分发挥了节点间分布式存储和节点内共享内存的优势,是一种有效可行的并行策略。 展开更多

关键词 矩阵乘法 并行计算 混合编程 消息传递接口 统一计算设备架构

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适用于任意网格的大规模并行CFD计算框架PHengLEI 被引量：32

8

作者 赵钟 张来平 +3 位作者 何磊 何先耀 郭永恒 徐庆新 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期2368-2383,共16页

针对计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)大规模并行计算的需要,我们设计了适用于任意网格类型的并行计算框架风雷(PHengLEI)软件,同时支持结构网格、非结构网格和重叠网格.为了实现并行通信与网格类型无关且与物理求解器... 针对计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)大规模并行计算的需要,我们设计了适用于任意网格类型的并行计算框架风雷(PHengLEI)软件,同时支持结构网格、非结构网格和重叠网格.为了实现并行通信与网格类型无关且与物理求解器开发者隔离,我们设计了通用的通信模式和一种基于网格块的“三合一”的数据交换模式,即将多块结构网格块、并行分区网格块和结构/非结构网格块间的交界面数据完全标准化为数据底层后,在数据底层统一进行交换,使得数据交换不依赖于网格类型和数据类型,从而实现任意网格类型并行通信模式的统一.作为气动数据生产的“数值风洞”,要求代码将并行隔离至底层,为此针对主流计算机系统的特点,设计了粗粒度MPI/OpenMP混合并行模式,领域专家只需关注求解器开发而无需关注并行通信,在提高可移植性、可扩展性的同时尽可能兼顾封装性.针对大规模并行计算的实际工程需求,设计了并行分区、大规模并行文件存储模式,以缩短前置处理和文件I/O时间.最后,分别基于结构网格、非结构网格和重叠网格,给出了工程应用领域的标模算例,以说明PHengLEI并行计算框架对不同网格类型的适应性.大规模网格测试结果表明,国产定制集群上16.38万核并行效率达83%以上,“天河二号”上近10万核并行效率达95%以上,展现了较好的可扩展性和并行计算效率. 展开更多

关键词 并行计算 mpi/openmp混合并行 CFD并行计算框架 PHengLEI 风雷软件 HyperFLOW

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基于超级计算机平台的并行解技术在卫星重力测量中的应用 被引量：5

9

作者 聂琳娟 申文斌 +1 位作者 王正涛 金涛勇 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2012年第2期64-68,73,共6页

分析超级计算机平台的并行解技术应用于卫星重力测量中的相关问题,对涉及的矩阵运算并行化给出了数值计算和分析,并利用卫星重力扰动位观测基于最小二乘直接解法,比较了OpenMP和MPI两种并行化技术的计算效率。

关键词 卫星重力 并行计算 重力位模型 openmp mpi

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云计算中的并行计算技术分析 被引量：8

10

作者 郑文武 李先绪 黄执勤 《电信科学》 北大核心 2011年第12期31-38,共8页

本文阐述了并行计算和云计算的关系,简要回顾并行计算的历史,分析了并行计算的重要技术OpenMP、MPI和Erlang,研究了这些技术在中国电信的应用方法,并介绍了中国电信实施云计算、并行计算的指导思想、原则和策略。

关键词 并行计算 openmp mpi ERLANG

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SMP集群系统上矩阵特征问题并行求解器的有效算法 被引量：5

11

作者 赵永华 迟学斌 程强 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期334-340,共7页

对称矩阵三对角化和三对角对称矩阵的特征值求解是稠密对称矩阵特征问题并行求解器的关键步.针对SMP集群系统的多级体系结构,基于Householder变换的矩阵三对角化和三对角矩阵特征值问题的分而治之算法,给出了它们的MPI+OpenMP混合并行算... 对称矩阵三对角化和三对角对称矩阵的特征值求解是稠密对称矩阵特征问题并行求解器的关键步.针对SMP集群系统的多级体系结构,基于Householder变换的矩阵三对角化和三对角矩阵特征值问题的分而治之算法,给出了它们的MPI+OpenMP混合并行算法.算法研究集中在SMP集群系统环境下的负载平衡、通信开销和性能评价.混合并行算法的设计结合了粗粒度线程并行模式和任务共享的动态调用方法,改善了MPI算法中的负载平衡问题、降低了通信开销.在深腾6800上的实验表明,基于混合并行算法的求解器比纯MPI版本的求解器具有更好的性能和可扩展性. 展开更多

关键词 SMP集群系统 mpi+openmp 混合并行算法 矩阵特征值问题 并行求解器

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等离子体覆盖金属目标的电磁散射特性 被引量：4

12

作者 王卫民 张艺瀚 +3 位作者 贾敏 宋慧敏 苌磊 吴云 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期2084-2089,共6页

研究复杂等离子体目标电磁散射特性,需要采用高效的数值计算方法。为此,提出了一种分段线性递归卷积时域有限差分(PLRC-FDTD)算法及其在MPI+openMP并行计算模型中的高效实现方法,对不同等离子体参数和入射电磁波参数条件下等离子体覆盖... 研究复杂等离子体目标电磁散射特性,需要采用高效的数值计算方法。为此,提出了一种分段线性递归卷积时域有限差分(PLRC-FDTD)算法及其在MPI+openMP并行计算模型中的高效实现方法,对不同等离子体参数和入射电磁波参数条件下等离子体覆盖金属目标的电磁散射特性进行了仿真计算。结果表明:当等离子体频率与入射波频率相近时,共振吸收占主导,反射率最低;等离子体层越厚,对电磁波的吸收越明显;对于特定参数的入射电磁波,可通过改变等离子体参数的方法来实现对电磁波的有效吸收,从而实现目标的主动隐身。 展开更多

关键词 PLRC—FDTD算法 mpi+openmp并行计算模型 电磁散射特性 反射率 等离子体隐身 共振吸收

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河口水沙数学模型的并行化研究 被引量：7

13

作者 程文龙 史英标 吴修广 《人民长江》 北大核心 2013年第15期54-57,共4页

为了提高河口水沙数学模型的计算速度,通过基于共享内存的OpenMP和基于区域分解的消息传递模型(MPI并行)两种并行方法,将串行的河口水沙数学模型并行化。将并行模型应用到钱塘江河口潮流泥沙运动模拟实例中。结果表明,该并行模型能大大... 为了提高河口水沙数学模型的计算速度,通过基于共享内存的OpenMP和基于区域分解的消息传递模型(MPI并行)两种并行方法,将串行的河口水沙数学模型并行化。将并行模型应用到钱塘江河口潮流泥沙运动模拟实例中。结果表明,该并行模型能大大提高计算速度。其中,OpenMP方法并行效率较低,而基于区域分解的MPI并行有很好的加速效果,在64个处理器上加速比可接近36,具有较大的推广价值。 展开更多

关键词 水沙数学模型 区域分解 并行化 mpi Metis openmp 河口

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基于数据分治与双层索引的并行点面叠加分析方法研究 被引量：2

14

作者 周玉科 周成虎 +4 位作者 马廷 高锡章 范俊甫 许涛 季民 《地理与地理信息科学》 CSCD 北大核心 2015年第2期1-6,共6页

地图叠加分析是一种计算密集型算法,并行化计算是加快算法执行速度的一种有效方法。该文研究分布式环境下的点面图层并行化叠加分析方法与实现。首先根据点面叠加的特点设置并行数据分解的方式,基于分治法分解空间数据,在并行系统下将... 地图叠加分析是一种计算密集型算法,并行化计算是加快算法执行速度的一种有效方法。该文研究分布式环境下的点面图层并行化叠加分析方法与实现。首先根据点面叠加的特点设置并行数据分解的方式,基于分治法分解空间数据,在并行系统下将地理要素分而治之。然后引入双层索引的并行叠加机制,一是对面图层根据Hilbert空间索引的排序方式分发数据,二是对点图层建立四叉树索引,对每一个进行相交运算的多边形进行快速过滤和求交。最后在Linux集群系统下实现该并行算法,其一利用MPI分布式计算环境实现在整体计算框架下的消息通讯模式的并行,其二在每个子节点中实现基于多核OpenMP工具的本地并行化。结果表明,利用双层空间索引分治的方法可实现并行数据分块,各子节点实现独立计算,减少并行系统中的I/O冲突,并行加速比明显。该方法对矢量地图运算的并行化进行了有益的尝试,为大数据时代的空间数据分析提供一种有效的途径。 展开更多

关键词 地图叠加分析 并行计算 空间索引 mpi openmp

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多核环境下AREM模式混合并行计算研究 被引量：2

15

作者 赵军 吴建平 +1 位作者 宋君强 辜旭赞 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第21期61-63,76,共4页

使用多核处理器已成为构建高性能计算机系统的主流方式。结合多核高性能计算机系统集共享内存结构和分布式内存结构于一体的体系结构特点,对AREM模式开展MPI/OpenMP混合并行计算研究与实现。性能测试结果表明,使用MPI/OpenMP混合并行计... 使用多核处理器已成为构建高性能计算机系统的主流方式。结合多核高性能计算机系统集共享内存结构和分布式内存结构于一体的体系结构特点,对AREM模式开展MPI/OpenMP混合并行计算研究与实现。性能测试结果表明,使用MPI/OpenMP混合并行计算可以将并行应用扩展至更大处理机规模,缩短计算时间,不对原程序结构做大的改动、以增量方式和较小的并行化代价,取得比较好的并行计算效果。 展开更多

关键词 先进区域eta(AREM)模式 mpi openmp 并行计算

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宽带RAM模型在对称多处理器集群上的并行设计 被引量：2

16

作者 王光旭 彭朝晖 王鲁军 《声学技术》 CSCD 2011年第3期284-288,共5页

为了提高声场模型的计算效率以满足当前水声研究对声场计算速度的要求,针对对称多处理器集群系统多节点并且节点内存在多个处理器的特点,利用共享存储模型OpenMP和消息传递编程模型MPI(Message Passing Inter-face)对声学计算模型RAM(Ra... 为了提高声场模型的计算效率以满足当前水声研究对声场计算速度的要求,针对对称多处理器集群系统多节点并且节点内存在多个处理器的特点,利用共享存储模型OpenMP和消息传递编程模型MPI(Message Passing Inter-face)对声学计算模型RAM(Range-dependent Acoustic Model)进行并行编程,构建了并行计算平台,实现了RAM模型在对称多处理器集群系统上节点间和节点内两级并行,并通过实验对该平台的性能进行了测试。实验结果表明,RAM模型适用于并行计算,该并行计算方法具有很高的并行效率,可以大幅度提高声场计算速度。 展开更多

关键词 RAM 消息传递 共享存储 对称多处理器集群 并行计算 加速比

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基于扩充Modelica的复杂系统多层次并行仿真 被引量：1

17

作者 贺东京 宋晓 +1 位作者 张霖 李潭 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1240-1244,共5页

为提高复杂系统多学科建模仿真效率,弥补现有多领域统一建模仿真语言(Modelica)不支持并行的缺陷,提出了一个面向复杂系统建模仿真的多层次并行仿真框架,从仿真任务级、实体级和模型级3个应用层次上充分发掘仿真系统的并行性.将MPI(Mess... 为提高复杂系统多学科建模仿真效率,弥补现有多领域统一建模仿真语言(Modelica)不支持并行的缺陷,提出了一个面向复杂系统建模仿真的多层次并行仿真框架,从仿真任务级、实体级和模型级3个应用层次上充分发掘仿真系统的并行性.将MPI(MessagePassing Interface)/OpenMP中的并行元素加入Modelica语言,并通过所提出的代码映射机制将Modelica文本转换为支持并行编程的高级代码(C++),再利用一定的任务分配机制将高级代码在多层次并行平台(多核集群)上高效执行.针对某典型军事复杂系统优化迭代过程进行仿真实验,结果表明上述多层次并行仿真方法能大幅提高仿真效率. 展开更多

关键词 复杂系统 并行计算 MODELICA 多学科仿真 mpi/openmp

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一种跨平台的并行编程框架设计与实现 被引量：1

18

作者 李婷 徐云 +1 位作者 聂鹏宇 潘玮华 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第8期43-47,共5页

并行程序设计的复杂性及并行计算平台的多样性导致程序可移植性较差。为此,设计并实现一种跨平台、分层次的并行编程框架OpenCH。该框架通过两层并行函数库和层次化的API设计,对上层应用程序隐藏并行化细节,为基于不同计算平台的库函数... 并行程序设计的复杂性及并行计算平台的多样性导致程序可移植性较差。为此,设计并实现一种跨平台、分层次的并行编程框架OpenCH。该框架通过两层并行函数库和层次化的API设计,对上层应用程序隐藏并行化细节,为基于不同计算平台的库函数设计了统一的函数接口,使底层平台的变化对上层应用程序透明。根据底层函数库的开发,给出一种填充式的编程方法和任务调度系统。将OpenCH应用于遥感影像分类,实验结果证明,基于该框架开发的并行程序可运行于多种并行计算平台,并具有较高的并行加速比,编程框架本身造成的时间开销低于15%。 展开更多

关键词 并行计算 并行编程框架 跨平台 openmp编程 mpi编程 CUDA编程

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海洋物质输运模拟中并行计算的应用比较研究 被引量：1

19

作者 黄伟建 周伟 蔡忠亚 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2013年第8期2929-2933,共5页

为了找到一种更高效的并行计算方法以提高海洋物质输运模拟速度,将适用于分布式存储环境的消息传递接口(message passing interface,MPI)与适用于共享存储环境的开放式多处理(open multiple processing,OpenMP)两种海洋数值模拟领域常... 为了找到一种更高效的并行计算方法以提高海洋物质输运模拟速度,将适用于分布式存储环境的消息传递接口(message passing interface,MPI)与适用于共享存储环境的开放式多处理(open multiple processing,OpenMP)两种海洋数值模拟领域常用的并行计算技术分别应用于模拟海洋物质输运过程,并在多核心(chip muti-processors)集群系统上进行了对比实验研究。实验结果表明,与串行模拟方法相比MPI和OpenMP分别可以使计算速度提高6倍和4.2倍,在海洋物质输运模拟并行计算中MPI的加速效果明显优于OpenMP。 展开更多

关键词 物质输运 数值模拟 并行计算 消息传递接口 开放式多处理

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混合并行计算在海洋水龄谱模拟中的应用研究 被引量：1

20

作者 黄伟建 周伟 李珍 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第15期4207-4211,4222,共6页

在海洋水龄谱数值模拟过程中应用并行计算技术可以显著提高运算效率。将适用于分布式存储环境的消息传递接口(Message Passing Interface,MPI)与适用于共享存储环境的开放式多处理(Open Multi-Processing,OpenMP)两种并行计算技术相结合... 在海洋水龄谱数值模拟过程中应用并行计算技术可以显著提高运算效率。将适用于分布式存储环境的消息传递接口(Message Passing Interface,MPI)与适用于共享存储环境的开放式多处理(Open Multi-Processing,OpenMP)两种并行计算技术相结合,提出了一种适用于海洋水龄谱数值模拟的混合并行计算模型。对比了其与传统的纯MPI方式在多核心(Chip Muti-processors)集群上的运算效率,并在此基础上研究了混合模型的系统资源利用情况以进一步了解其扩展能力。实验结果表明,MPI+OpenMP混合并行水龄谱模型具有更高的运算效率,同时系统资源消耗明显低于纯MPI方式。 展开更多

关键词 混合并行 水龄谱 消息传递接口 开放式多处理 多核系统

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