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并行计算模型

并行计算模型（matlab仿真模型怎么并行计算）

admin admin 发表于2023-08-04 13:38:32 浏览40 评论0

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matlab仿真模型怎么并行计算

以单台双核计算机为例。首先打开MATLAB命令窗口，输入matlabpool open就OK了。这样，就相当于将一台计算机的两个核心，当做两台机器用啦。接下来是编程序实现的方法。MATLAB并行计算的模式有几种？主要是两种：parfor模式和spmd模式。两种模式的应用都很简单。第一个中，parfor其实就是parallel+for简化而来，顾名思义啊，就是把原来程序中的for循环中的关键字forg改为parfor就OK啦。不过这是很初步的介绍，限于篇幅不能详细展开了，详细的可以用输入命令help parfor查看：同样地，可以适用于spmd模式。程序举例：例如很简单的一个程序：tic%传统方式计算c1=1;for i = 1:500c1 = c1+max(eig(rand(i,i)));endt1 = toc;matlabpool open;%parfor并行方式计算ticc2=1;parfor ii = 1:500c2 = c2+max(eig(rand(ii,ii)));endt2 = toc;matlabpool close;display(strcat(’parfor并行计算时间：’,num2str(t2),’秒’));display(strcat(’客户端串行计算时间：’,num2str(t1),’秒’));分别用传统方式算和parfor算，时间区别如下图所示：这只是用双核计算的效果，如果是4核心8核心，效果要好的多啦，需要用MATLAB的童鞋不妨试试看咯。关闭并行计算模式。

并行计算模型的C3模型

C3模型假定处理机不能同时发送和接收消息，它对超步的性能分析分为两部分：计算单元CU，依赖于本地计算量；通信单元COU，依赖与处理机发送和接收数据的多少、消息的延迟及通信引起的拥挤量。该模型考虑了两种路由（存储转发路由和虫蚀寻径路由）和两种发送/接收原语（阻塞和无阻塞）对COU的影响。 (1)用Cl和Cp来度量网络的拥挤对算法性能的影响；(2)考虑了不同路由和不同发送或接收原语对通信的影响；(3)不需要用户指定调度细节，就可以评估超步的时间复杂性；(4)类似于H-PRAM模型的层次结构，C3模型给编程者提供了K级路由算法的思路，即系统被分为K级子系统，各级子系统的操作相互独立，用超步代替了H-PRAM中的Sub PRAM进行分割。 (1)Cl度量的前题假设为同一通信对中的2个处理机要分别位于网络对分后的不同子网络内；(2)模型假设了网络带宽等于处理机带宽，这影响了正确描述可扩展系统；(3)在K级算法中，处理机间顺序可以由多种排列，但C3模型不能区分不同排列的难易程度。

并行计算模型的介绍

并行计算模型通常指从并行算法的设计和分析出发，将各种并行计算机（至少某一类并行计算机）的基本特征抽象出来，形成一个抽象的计算模型。从更广的意义上说，并行计算模型为并行计算提供了硬件和软件界面，在该界面的约定下，并行系统硬件设计者和软件设计者可以开发对并行性的支持机制，从而提高系统的性能。

并行算法的并行算法的研究内容

(1) 并行计算模型 并行算法作为一门学科，首先研究的是并行计算模型。并行计算模型是算法设计者与体系结构研究者之间的一个桥梁，是并行算法设计和分析的基础。它屏蔽了并行机之间的差异，从并行机中抽取若干个能反映计算特性的可计算或可测量的参数，并按照模型所定义的计算行为构造成本函数，以此进行算法的复杂度分析。并行计算模型的第一代是共享存储模型，如SIMD-SM和MIMD-SM的一些计算模型，模型参数主要是CPU的单位计算时间，这样科学家可以忽略一些细节，集中精力设计算法。第二代是分布存储模型。在这个阶段，人们逐渐意识到对并行计算机性能带来影响的不仅仅是CPU，还有通信。因此如何把不同的通信性能抽象成模型参数，是这个阶段的研究重点。第三代是分布共享存储模型，也是我们目前研究所处的阶段。随着网络技术的发展，通信延迟固然还有影响，但对并行带来的影响不再像当年那样重要，注重计算系统的多层次存储特性的影响。(2) 设计技术并行算法研究的第二部分是并行算法的设计技术。虽然并行算法研究还不是太成熟，但并行算法的设计依然是有章可循的，例如划分法、分治法、平衡树法、倍增法/指针跳跃法、流水线法破对称法等都是常用的设计并行算法的方法。另外人们还可以根据问题的特性来选择适合的设计方法。（3）并行算法分为多机并行和多线程并行。多机并行，如MPI技术；多线程并行，如OpenMP技术。以上是并行算法的常规研究内容。

并行计算模型的PRAM模型

PRAM（Parallel Random Access Machine，随机存取并行机器）模型，也称为共享存储的SIMD模型，是一种抽象的并行计算模型，它是从串行的RAM模型直接发展起来的。在这种模型中，假定存在一个容量无限大的共享存储器，有有限个或无限个功能相同的处理器，且他们都具有简单的算术运算和逻辑判断功能，在任何时刻各处理器都可以通过共享存储单元相互交互数据。根据处理器对共享存储单元同时读、同时写的限制，PRAM模型可以分为下面几种：· 不允许同时读和同时写（Exclusive-Read and Exclusive-Write）的PRAM模型，简称为PRAM-EREW；· 允许同时读但不允许同时写（Concurrent-Read and Exclusive-Write）的PRAM模型，简称为PRAM-CREW；· 允许同时读和同时写（Concurrent-Read and Concurrent-Write）的PRAM模型，简称为PRAM-CRCW。显然，允许同时写是不现实的，于是又对PRAM-CRCW模型做了进一步约定，于是形成了下面几种模型：· 只允许所有的处理器同时写相同的数，此时称为公共（common）的PRAM-CRCW，简称为CPRAM-CRCW；· 只允许最优先的处理器先写，此时称为优先（Priority）的PRAM-CRCW，简称为PPRAM-CRCW；· 允许任意处理器自由写，此时称为任意（Arbitrary）的PRAM-CRCW，简称为APRAM-CRCW。· 往存储器中写的实际内容是所有处理器写的数的和，此时称为求和（Sum）的PRAM-CRCE，将称为SPRAM-CRCW。上面的模型中，PRAM-EREW是功能最弱的计算模型，而PRAM-CRCW则是最强的计算模型，令TM表示某一并行算法在并行计算模型M上的运行时间，则有其中，p为处理器的数目，它的含义是，一个具有时间复杂度为TCREW或者TCRCW的算法，在PRAM-EREW模型上要花费logp倍的时间去模拟实现。 (1)模型中使用了一个全局共享存储器，且局存容量较小，不足以描述分布主存多处理机的性能瓶颈，而且共享单一存储器的假定，显然不适合于分布存储结构的MIMD机器；(2)PRAM模型是同步的，这就意味着所有的指令都按照锁步的方式操作，用户虽然感觉不到同步的存在，但同步的存在的确很耗费时间，而且不能反映现实中很多系统的异步性；(3)PRAM模型假设了每个处理器可在单位时间访问共享存储器的任一单元，因此要求处理机间通信无延迟、无限带宽和无开销，假定每个处理器均可以在单位时间内访问任何存储单元而略去了实际存在的，合理的细节，比如资源竞争和有限带宽，这是不现实的；(4) PRAM模型假设处理机有限或无限，对并行任务的增大无开销；(5)未能描述所线程技术和流水线预取技术，而这两种技术又是当今并行体系结构用的最普遍的技术。

并行计算时，DPM模型为什么总有颗粒incomplete

使用的核太多，24个，将模型分为了24个区域，使得有部分区域的壁面完全是反弹的壁面，就这样颗粒一直没有完成。但是当我使用8核心计算的时候，颗粒均能完成,(12核心计算还是不能完成)。问了一个老师，他说50万的网格不要用那么多核心去算，因为没必要，用的核心越多并不是算得越快，大部分时间都是在交换数据，并且容易产生误差（这个我深有体会，我有一次用48核心算，发现还没有24核心算得快）。50万网格用8核心，顶多12核心就可以了。

什么是并行计算

并行计算是相对于串行计算来说的，所谓并行计算分为时间上的并行和空间上的并行。 时间上的并行就是指流水线技术，而空间上的并行则是指用多个处理器并发的执行计算。 并行计算科学中主要研究的是空间上的并行问题。 空间上的并行导致了两类并行机的产生，按照Flynn的说法分为：单指令流多数据流（SIMD）和多指令流多数据流（MIMD）。我们常用的串行机也叫做单指令流单数据流（SISD）。 MIMD类的机器又可分为以下常见的五类： 并行向量处理机(PVP) 对称多处理机(SMP) 大规模并行处理机(MPP) 工作站机群(COW) 分布式共享存储处理机(DSM)。 访存模型并行计算机有以下四种访存模型： 均匀访存模型（UMA） 非均匀访存模型（NUMA） 全高速缓存访存模型（COMA） 一致性高速缓存非均匀存储访问模型（CC-NUMA）和非远程存储访问模型（NORMA）。

BSP模型的背景及简介

整体同步并行计算模型(Bulk Synchronous Parallel Computing Model，简称BSP模型)，又名大同步模型或BSP模型，由哈佛大学Viliant和牛津大学Bill McColl提出。BSP的创始人是英国著名的计算机科学家Viliant，他希望像冯·诺伊曼体系结构那样，架起计算机程序语言和体系结构间的桥梁，故又称作桥模型(Bridge Model)。该模型使用了三个属性描述：模块(Components)、选路器（Router）和同步路障器执行时间L。BSP 模型最早作为一 个并行计算领域中软件和硬件之间 的“ 过渡模型” 而提 出的。 它的设计目标是为 现有 和未来 可能出现的各种 并行体系结构提供一个独立于具体体系结构、 具有可扩展并行性能的软件开发的良好的理论模型基础。一个 BSP 并行计算机由一组通过通讯网络互连的处理器——内存单元组成。它主要有三个部分: 一组具有局 部内存的分布式处理器; 全局数据通讯 网络 ; 支持所有处理单元间全局路障同步的机制。 BSP 模型 自Viliant提出后也经历了一定的发展变化。最初的 BSP 模型山采用随机内存映射和并行宽松度来支持直接的远程内存访问, 并且采用以L为间隔的周期性检测来进行路障同步。 这一“ 跛脚 ” BSP模型被认为是对 PRAM 模型 不切实际的假设的改进。目前, 我们所讨论 的 BSP 模型。, 一般不假设采用随机内存映射来 实现共享内存, 每个超步结束后 由各个处理器执行路障同步原语进行全局同步，来代替周期性的同步检测

并行计算模型的BDM模型

1996年J.F.JaJa等人提出了一种块分布存储模型(BDM, Block Distributed Model)。它是共享存储编程模式与基于消息传递的分布存储系统之间的桥梁模型。主要的4个参数为：(1) P 处理器个数；(2)τ 处理机从发出访问请求到得到远程数据的最大延迟时间(包括准备请求时间、请求包在网络中路由的时间、目的处理机接收请求的时间以及将包中M个连续字返回给原处理机的时间)；(3)M 局部存储器中连续的M个字；(4)σ 处理机发送数据到网络或从网络接收数据的时间。 (1)用M反映出空间局部性特点，提供了一种评价共享主存算法的性能方法，度量了因远程访问引起的处理间的通信；(2)BDM认可流水线技术。某个处理机的K次预取所需的时间为τ+KMσ (否则为K(τ+Mσ))(3)可编程型好；(4)考虑了共享主存中的存储竞争问题；(5)可以用来分析网络路由情况。 (1)认为初始数据置于局存中，对于共享主存程序的编程者来说，需要额外增加数据移动操作；(2)未考虑网络中影响延迟的因素(如处理机的本地性、网络重拥挤等)；(3)未考虑系统开销。