第 27 卷第 1 期 2010 年 1 月
计 算 机 应 用 研 究
App lication Research of Computers
Vol 27 No. 1 . Jan. 2010
FJ RR : 一种基于阵列型数据划分
应用的并行设计模式
汤善江 , 孙济洲 , 于 , 武华北 , 徐 策 祯
(天津大学 计算机科学与技术学院 , 天津 300072 )
摘 : 并行设计模式能够降低并行编程的难度与复杂度 .针对科学与工程计算领域大量耗时的数据密集型 要 应用的计算 ,提出了一种能够适用于阵列数据划分应用的 FJRR 并行设计模式 ; 鉴于开发者更习惯串行编程 , 在
FJRR 模式中提出并实现了一种类串行化并行程序设计的思想 .通过两个示例进行了模式应用说明与性能分
析 ,并将该模式在 EasyPAB 可扩展并行应用开发平台中实例化并应用 .
关键词 : 并行设计模式 ; 代码骨架 ; 轮循 ; 类串行化并行编程 ; 阵列型数据划分 中图分类号 : TP302 文献标志码 : A 文章编号 : 1001 23695 ( 2010 ) 01 20134 204
[1]
引言
在诸如天文 , 气象 , 海洋 , 生物 , 能源 , 化工 , 地质勘探和数
学等科学与工程计算领域 ,随着数据计算量的增大及计算复杂 度的增加 ,很多实际应用问题的求解过程在计算能力及计算速 度方面不断提出新的要求 ,对高计算能力及高性能的需求越来 越迫切 .而这类实际应用问题的耗时计算主要为数值计算 ,且 线性方程组求解 , 积分等 .在进行这类基于阵列型数据应用的
(特别没有并行编程经验的人员 ) 的编程 .为此 , 出现了很多 (面向 GPU 多线程编程 ) , [ 2 ] (针对 CELL BE 异构 ALF
它们的数据结构往往是阵列型 ,如矩阵乘法 , 快速傅里叶变换 , 并行化过程中 ,并行编程复杂及易出错性严重困扰了开发人员
的工具 , 方法和技术 , 如 MATLAB, OpenM P (基于共享存储 ) ,
CUDA
多核架构编程 )等 .MATLAB 提供了并行计算工具箱 ( parallel
computing toolbox)方式来支持数据并行 ; OpenM P 通过定义好 CUDA 和 ALF则是针对不同的硬件平台 ,分别以专门函数库的
的一些编 译指 导 语句及 库 函 数来 实 现 程 序的 数 据 并 行 化 . 方式来实现数据并行化 .同时 , SUN 公司对其 JDK 也进行了
大规模并行计算 , 网络安全等 ; 于策 ( 1979 2) ,男 ,讲师 ,主要研究方向为分布式并行处理 ( yuce@ tju. edu. cn) ; 武华北 ( 1976 2) ,男 , 博士 , 主要研究方 向为并行程序设计方法及支撑平台 ; 徐祯 ( 1984 2) ,女 ,博士 ,主要研究方向为分布式并行处理 , 并行编程环境 .
收稿日期 : 2009 203 2 27; 修回 日期 : 2009 2 05 211 基金项 目 : 国 家 自然 科 学基 金 资助 项 目 ( 10778623 ) ; 国 家"863 " 划资 助 项目 计
( 2006AA12A105) ; 天津市科技支撑重点资助项目 ( 09ZCKFGX00400) ; 天津市应用基础及前沿技术研究计划重点项目 ( 08JCZDJC19700)
作者简介 : 汤善江 ( 1986 2) ,男 ,硕士研究生 ,主要研究方向为并行程序设计方法及支撑平台 ; 孙济洲 ( 1949 2) , 男 , 教授 , 博导 , 主要研究方向为
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Abstract: Parallel design pattern can ease parallel p rogramm ing A i ing at the computations of ti e 2consum ing data2inten2 . m m sive app lications in scientific and engineering fields, the paper p roposed a parallel design pattern named FJRR from the aspect of design pattern. In consideration of user' fam iliarization w ith serial p rogramm ing, brought forward a serial2like parallel p ro2 s gramm ing idea from user' aspect and well i p lemented in the pattern. A s illustration, gave two examp les and well experi2 s m mentally analyzed. The pattern has been put into use in the ongoing extensible I E framework named EasyPAB. D Key words: parallel design pattern; code skeleton; round robin; serial2like parallel p rogramm ing; array2based data decom 2 position

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