张静敏[1]2003年在《面向CFD程序的并行化系统性能研究》文中认为研制面向计算流体力学CFD程序的自动并行化工具具有良好的应用前景和重要的理论意义。我们实验室在此方向已经积累了多年的经验，在几代博士生研究的基础上，研制开发了一个PARACTIVE交互式程序并行化系统。 本论文的主要工作就是配合博士生对PARACTIVE的性能进行测试，并结合已有数据与性能参数对系统性能进行评估；根据测试数据对影响系统性能的因素进行分析，并提出需要进一步研究的问题。 我们使用PARACTIVE对国防科大提供的CFD实际算例和有关的标准测试算例实现了并行化，并且分别以银河-Ⅲ并行机，PC机群系统及SGI工作站为测试平台进行了性能测试。在银河-Ⅲ上的测试数据，表明PARACTIVE能够对CFD串行程序有效并行化，生成高质量的并行程序，8机并行效率可达70％。对有关的标准测试算例的测试数据表明与国际先进水平的PFA和复旦大学AFT并行化工具水平相当。付游博士将PARACTIVE扩充了计算负载动态平衡的功能，开发成功了PARACTIVE+，对西安交大能源动力工程学院提供的程序实现了并行化。我协助她经过反复调试，最后取得了满意的计算效果，8机并行效率可达80％。 通过测试也发现了PARACTIVE系统离实用要求还有相当距离，对源程序限制过多，缺少过程间分析功能，因而对用户CFD程序的并行化不是都能奏效。从国际先进水平的并行化工具的测试数据中，可以看出它们的功能离实用要求同样有相当距离。这说明程序并行化工具的研究十分艰难，还任重而道远。 PARACTIVE系统还是处于实验阶段，还需要更进一步的完善。需要进一步提高系统的分析能力，扩大识别的范围，在CFD程序并行化方面要收集更多的测试实例以便对不同编程风格的算例采用不同的方法进行并行化，从而扩大并行化工具的应用范围。
傅游[2]2002年在《稀薄气体Monte Carlo数值仿真并行化技术研究与实现》文中认为作为仿真稀薄气体流动的全能计算技术，DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)数值仿真方法在航空航天领域、微电子机械系统、航天材料和纳米技术等高科技研究领域得到了广泛应用。但DSMC方法对仿真计算平台的速度和存储容量要求很高，单计算机系统很难满足需要。 随着计算机并行处理技术的发展，在高性能计算平台上进行稀薄气体Monte Carlo数值仿真成为稀薄气体动力学研究的一个重要方向。研究DSMC的并行编程技术，研制并行编程工具软件，具有很重要的理论意义和实用价值。 基于连续介质的传统CFD并行计算强调物理作用的邻接性，以网格点处的流体参数作为计算对象；而基于离散介质的DSMC并行计算强调分子的动态运动，以分子运动参数作为计算对象。前者通过网格划分就可以静态实现计算任务的分配，比较简单；而后者的计算任务要随着分子的运动而变化，任务的划分只能动态实现。 DSMC并行化研究尚处于萌芽状态。国外多是针对某一具体DSMC程序进行并行化研究，未形成较系统的理论体系和方法，而且尚未见到DSMC并行化软件工具等类似系统的研发报道。国内对DSMC并行化技术的研究则基本没有见到。 本实验室与西安交通大学能源与动力工程学院合作，首次进行了DSMC程序的并行化技术的探索和研究，取得了初步成果。 DSMC并行计算中，数据相关是由于分子在不同节点的计算子域间迁移造成的。据此提出了迁移相关的新概念，借以在对分子运动的跟踪过程中分析各子任务之间的动态相关性，为建立并行计算模型奠定基础。 提出了基于迁移相关的DSMC并行计算模型，采用了可扩展并行运行时库(Run—time Library)来解决程序运行过程中动态的相关性分析、同步通信、负载平衡等难题。 提出了基于迁移相关的运行时通信判定机制，解决了通信量动态变化的难题。提出了镜像异向通信方法，既避免了通信死锁，又简化了通信部分功能模块的编程。 提出了一种基于数据迁移的动态负载平衡方法，解决了DSMC并行计算中的负载不平衡问题。在信息策略中提出了自适应负载信息收集法；在位置策略中提 摘要出了重载优先算法，取得了良好的负载平衡效果。 提出了DSMC交互式并行化工具软件的体系结构，并集成到己有的面向CFD的交互式并行化系统PARACTIVE中，实现了对DSMC程序也能进行交互式并行化的软件工具——PAKACTIVE＋。应用到两个DSMC方法算例的并行化中，成功生成了并行程序，在PentiumIVI．7G组成的9节点集群系统上进行了测试，4机并行效率达到85％以上，8机并行效率达到75％以上，得到用户的充分肯定。 提出了并行DSMC程序的性能预测模型，实际测试结果与预测结果能较好的f吻合，帮助用户优化并行编程，节省编程时间。
丁晓宁, 傅游, 康继昌[3]2002年在《面向CFD的交互式并行化系统Paractive》文中研究说明该文介绍了面向计算流体力学(CFD)的交互式并行化系统Paractive以及Paractive系统实现时所采用的关键技术。该文根据CFD程序及其并行化的特点提出了CFD程序并行化的区域计算模型以及区域相关的概念。区域计算模型将CFD程序看成区域操作的有序组合,区域相关则以区域操作为基本单位,区域操作本身所具有的对大块数据进行整体操作的特点,使得区域计算模型和区域相关非常适合开发CFD程序中蕴含的数据并行性。另外,该文还介绍了基于程序对象树的增量分析技术以及CFD程序并行化的静态性能预测技术,并在最后给出了使用Paractive并行化CFD实际算例的测试数据。
丁晓宁, 傅游, 康继昌[4]2003年在《面向CFD的交互式并行化技术研究》文中提出面向计算流体力学 (CFD)研究了交互式并行化技术 ,开发了并行化系统 Paractive。介绍了CFD程序并行化的区域计算模型及区域相关的概念 :在区域计算模型中程序是区域操作的有序组合 ,区域相关则是区域操作之间的相关性。由于区域操作对大块数据进行整体操作 ,因此区域计算模型和区域相关非常适合开发数据并行性 ,有利于降低分析的工作量和难度。针对交互式并行化提出了基于程序对象树的增量分析技术及静态性能预测技术。最后给出了系统的测试数据
参考文献：
[1]. 面向CFD程序的并行化系统性能研究[D]. 张静敏. 西北工业大学. 2003
[2]. 稀薄气体Monte Carlo数值仿真并行化技术研究与实现[D]. 傅游. 西北工业大学. 2002
[3]. 面向CFD的交互式并行化系统Paractive[J]. 丁晓宁, 傅游, 康继昌. 计算机工程与应用. 2002
[4]. 面向CFD的交互式并行化技术研究[J]. 丁晓宁, 傅游, 康继昌. 西北工业大学学报. 2003
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