基于部件与连接器的MPI并行程序辅助设计平台研究与实现

论文摘要

随着机群并行计算技术的逐步成熟,机群已开始走出研究室,进入工程应用。但由于并行程序设计的特殊性,在进行基于机群系统的并行编程时,程序员并不能真正地专心致志于并行算法的研究和并行程序的设计。他们往往不得不面对众多的并行程序开发环境,这使得他们必需掌握较多的系统操作以及相关开发环境的专业知识,从而增加了并行编程的难度,影响了机群系统的应用和基于MPI的并行计算的发展。 本文在对机群并行计算环境研究的基础上,提出了对于程序员友好、方便和实用的基于MPI的并行程序辅助设计平台应该具备的要素,着重探讨了实现此平台的关键技术,其中包括支持语法高亮等功能的源代码编辑器的实现方法,一套指导性的通信标记的设计方案、通信标记的预编译方法、通信事件记录、典型的实用并行算法函数库以及联机帮助的实现方案和技术。根据上述关键技术,采用基于部件和连接器的软件体系结构开发方法设计与实现了基于MPI的并行程序辅助设计平台ADPP,最后给出了使用ADPP进行并行程序开发的一个应用实例。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 选题依据
• 1.1.1 高性能计算技术的需要
• 1.1.2 MPI初学者以及其它并行编程平台的需要
• 1.2 本论文的主要研究内容与创新点
• 1.2.1 论文的主要研究内容
• 1.2.1 论文的特色和创新点
• 2 并行计算机系统与并行编程模式
• 2.1 并行计算的产生与发展
• 2.2 并行编程模式
• 2.3 并行程序设计模型
• 2.3.1 数据并行模型
• 2.3.2 消息传递模型
• 2.3.3 共享变量模型
• 3 MPI并行程序辅助设计平台的开发背景
• 3.1 国内外研究与发展状况
• 3.2 基于MPI的并行程序编程的特殊性
• 3.3 MPI并行程序辅助设计的需求
• 4 MPI并行程序辅助设计平台的设计
• 4.1 设计目标
• 4.2 ADPP主要开发技术及开发工具
• 4.2.1 QT工具包
• 4.2.1.1 QT的主要特征
• 4.2.2.2 QT的事件驱动编程机制
• 4.2.2.3 QT的编程工具
• 4.2.2 可移植消息传递界面（MPI）
• 4.2.3 软件体系结构
• 4.2.3.1 软件体系结构
• 4.2.3.2 部件与连接器
• 4.2.3.3 软拌体系的优点
• 4.3 ADPP运行环境
• 4.3.1 ADPP硬件环境
• 4.3.2 系统软件结构
• 5 ADPP的实现
• 5.1 ADPP功能概述
• 5.1.1 功能结构
• 5.1.2 功能描述
• 5.1.3 总体框架
• 5.2 源代码编辑器
• 5.2.1 需求分析
• 5.2.2 实现方案
• 5.3 通信标记设计
• 5.3.1 需求分析
• 5.3.2 通信标记的设计与配置
• 5.3.2.1 通信标记的设计
• 5.3.2.2 设计人机交互的界面
• 5.3.2.3 设计动态对话框部件
• 5.3.2.3 通信标记插入过程中所使用的部件和连接关系
• 5.4 通信标记的预编译、编译和转换
• 5.4.1 需求分析
• 5.4.2 预编译部件与编译部件的设计
• 5.4.2.1 构建预编译部件
• 5.4.2.2 构建编译部件
• 5.4.2.3 预编译部件、编译部件的连接关系
• 5.5 创建并行算法库
• 5.5.1 实现方法
• 5.5.1.1 调试并行算法环境的搭建
• 5.5.1.2 并行算法分析与实现
• 5.5.1.3 建立并行算法函数库
• 5.6 联机帮助
• 5.6.1 功能需求
• 5.6.2 联机帮助部件的设计
• 5.6.2.1 构建联机帮助部件
• 5.6 记录通信事件
• 5.6.1 功能需求
• 5.6.2 通信事件记录部件的设计
• 5.6.2.1 构建通信事件记录部件
• 6 ADPP应用实例
• 6.1 系统配置说明
• 6.2 ADPP的运行实例及效果
• 6.3 ADPP联机帮助使用实例
• 7 结论与建议
• 7.1 论文成果
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献