mpi并行研究个人笔记
1.摘要
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
MPI 是目前集群系统中最重要的并行编程工具, 它采用消息传递的方式实现并行程序间通信。在MPI 并行程序设计中实现负载平衡有着重要的意义, 可以减少运行时间, 提高MPI 并行程序的性能。负载平衡又可分为静态负载平衡和动态负载平衡, 对于静态负载平衡, 提出了一种分配任务的算法, 可有效地按照节点的计算能力, 在节点间分配任务; 对于动态负载平衡, 提出了一种在MPI 并行程序中实现的方法, 可有效地根据节点的负载情况, 在节点间迁移任务。
2.并行计算应用的领域
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
应用于航空航天、气象与天气预报、环境问题、材料科学、石油勘探等领域
3.群系统的特点
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
集群系统具有低成本、高性能的特性, 提供了强大的并行计算能力和批处理能力
4.并行程序的运行时间由运行时间
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
一个并行程序通常由多个进程组成, 通常一个计算节点上运行一个进程, 这些进程可同时并行执行任务, 并行程序的运行时间由运行时间最长的进程决定。
5.负载平衡的定义
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
负载平衡是指在各计算节点间均匀分配负载, 以使得各个进程倾向于同时完成任务, 从而减少进程的最长运行时间。
6.负载平衡的意义
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
在并行程序设计中实现负载平衡可有效减少并行程序的运行时间, 提高并行程序的性能
7.MPI 简介
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
MPI 是目前集群系统中最重要的并行编程工具[4][5], 它采用消息传递的方式实现并行程序间通信。MPI 具有移植性好、功能强大、效率高等多种优点, 而且有多种不同的免费、高效、实用的实现版本, 常见的如MPICH、LAM、IBM MPL, 几乎所有的并行计算机厂商都提供对MPI 的支持, 成为了事实上的并行编程标准。
8.负载平衡的分类
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
负载平衡又可分为静态负载平衡和动态负载平衡
9.静态负载平衡的简介
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
静态负载平衡是MPI 并行程序实现负载平衡的基本方法,是指在MPI 并行程序运行前如何在各个进程上分配任务, 以期望每个进程尽量同时完成各自的任务, 从而有效减少程序运行时间。一般来说, 每个节点上都运行一个进程, 静态负载平衡也就是如何在每个节点上分配任务。
10.如何实现静态负载平衡
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
可先计算出每个节点上需要分配的任务量, 每个节点上分配的任务量应当正比于此节点的计算能力, 这样每个节点期望于同时完成任务, 从而最大限度地减少程序运行时间。节点i 上应当分配的任务量为hi=(t1+t2+…+tm)/( f1+f2+…+fn)×fi, 节点i 上实际分配的任务量为ki, 应使ki接近于hi, 这是一个NP 完全问题。（计算能力为f1, f2,…, fn, 若f1=f2=…=fn, 则这是一个同构集群系统, 否则是一个异构集群系统）（t为估算任务量）
11.实现静态负载平衡的具体算法
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
我们给出了一个近似算法, 设di=|ki- hi|, 即di为节点i 上的实际任务量与最优任务量之差, 节点i 上当前分配的任务集合为Ti。初始时节点0 的任务集T0包含所有任务, 即task1, task2,…, taskm, 然后在节点间移动任务, 使得各个节点的d 值不断变小。任务移动的准则如下:1) 若将Ti中的某一任务移到Tj中, 使得di和dj都变小, 则移动此任务;2) 若将Ti中的某一任务和Tj中的某一任务交换, 使得di和dj 都变小, 则交换任务;通过以上的任务移动准则, 会得到一个最终的任务分配方案, 各个节点的任务集合T 即是此节点上需要运行的任务集合,在编写MPI 并行程序时, 就可指定对应进程需要运行的任务。
12.静态负载平衡的缺陷
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
在静态负载平衡中, 通常对任务的任务量估算不准确, 可能存在较大的差异, 此外任务的运行时间并不严格正比于任务量与节点计算能力之比, 可能无法准确知道节点的计算能力,节点的计算能力可能受到诸多方面的影响, 如当前系统的可用内存、带宽、负荷、磁盘的读写能力等等, 因此任务的运行时间是一个不确定的量。如果按照静态负载平衡方法来分配任务,可能任务的实际运行时间与估算值有较大的差异, 每个节点完成各自任务所需的时间也就存在较大的差异
13.动态负载平衡定义
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
动态负载平衡是静态负载平衡的有效补充, 是指在MPI 并行程序运行过程中, 根据各计算节点的当前负荷, 在计算节点间动态迁移任务, 将负载重的节点上的任务迁移到负载轻的节点上, 尽量平衡各计算节点的负载, 从而减少程序运行时间。
14.动态负载平衡的优缺点
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
相比静态负载平衡, 动态负载平衡无需在MPI 并行程序运行前知道任务的任务量和节点的计算能力, 但动态负载平衡在实现上比较复杂, 需要一些额外的通信代价。
15.动态平衡需要解决的问题
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
1) 如何收集系统当前负载的信息;
2) 决定是否进行任务迁移以及向何处迁移;
3) 如何进行迁移。
16.动态负载平衡方法
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
1) 信息收集: 制定衡量节点负载信息的负载指标, 以及信息收集的方式;
2) 迁移决策: 基于任务和节点负载, 判断是否要把一个任务迁移到其它计算节点上运行;
3) 迁移执行: 对于适合迁移到其它计算节点上的任务, 选择任务迁移的目的节点;
17.动态平衡具体实现方法
来源：MPI并行程序设计的负载平衡实现方法
在MPI 并行程序中, 可以让编号为0 的进程作为调度进程, 其他进程作为计算进程。因为
调度进程相对计算量较少, 所以可以让调度进程与某个计算进程运行在同一个计算节点上。具体实现方法如下:1) 每个计算进程在完成一个任务后, 向调度进程发送消息,通知调度进程其剩余任务数。如果其剩余任务数不为0, 则等待调度进程的消息, 否则等待其他计算进程的任务迁移消息。2) 调度进程接收计算进程的消息。如果此进程的剩余任务数为0, 则登记此进程为空闲进程。如果此进程还剩下2 个以上任务没完成, 并且存在空闲进程, 那么便向此进程发送某一空闲进程的编号, 否则发送- 1。3) 计算进程接收调度进程发送过来的空闲进程编号, 如果编号为- 1, 则继续执行, 否则向此空闲进程发送任务迁移消息,将其剩余的一半任务迁移到此空闲进程上运行。4) 如果所有计算进程都是空闲进程, 则此并行程序结束。
18.开展并行计算具备的条件
来源：MPI并行计算性能的研究
开展并行计算,必须具备以下条件:( 1) 并行计算机,并需包含多个处理器,且相互连接,相互协作.( 2) 应用问题一般具有并行度,可以分解为多个可并行执行的子任务.其将一个应用问题分解为多个子任务的过程称为并行算法.( 3) 可在并行编程环境下,实现并行算法并编写程序运行,从而实现并行求解的目的.
19.并行系统性能指标
来源：MPI并行计算性能的研究
并行系统性能有两个主要的技术指标,即:并行加速比和并行效率.并行加速比是串行耗时除以该问题的并行求解的耗时.并行效率,即加速比除以并行求解时处理器的数
20.MPi的缺陷
来源：MPI并行计算性能的研究
现有M IP 支撑环境和技术,尚有许多不完善或急需进一步充实和发展的内容.其挑战性主要有以下一些方面:( l) 程序的设计与编写.并行程序支持多个操作同时进行,所以能显著提高程序的性能,但由于并行软件各元素之间存在着复杂的交互,也使得程序行为变的更加复杂,因此需要更加深人的思考才能正确驾驭,对这些同时发生的操作以及它们之间的交互必须进行很好的管理.( 2) 调试.除具有串行程序调试所具有的困难之外,还有一些新的较大的困难.首先,并行软件各元素之间存在着复杂的交互,这可能会引人新的B U G,这些B U G 难以发现并定位,消除这些B U G非常耗时而且十分乏味,程序员被迫需要长时间跟踪软件元素的交互行为来确定这个逻辑错误的根源.其次,现在还没有有效的调试工具可利用,只能依靠程序员的个人经验进行试探性的调试,具有相当难度.( 3 ) 性能和移植.并行系统的性能对程序的微小变化非常敏感.并行程序中还存在潜在的问题,例如负载平衡、数据的局部性、输人输出问题.所有这些问题都使得并行程序的开发和调试变得非常复杂,而且经常与直觉相
21.甲壳比迭代并行算法的问题
来源：MPI并行计算性能的研究
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22.二维快速傅里叶变换的并行算法缺陷
来源：MPI并行计算性能的研究
二维快速傅里叶变换( F F T ) 的并行计算二维傅里叶变换,就是进行两次一维 F F T 计算,即首先进行行变换,然后再对行变换的结果进行列变换.并行实现快速傅里叶变换算法的思路就是把行变换和列变换的计算任务分配到各个节点并行完成.并行傅里叶变换的过程为:各节点进行行变换~ 各节点把行变换的结果发送给根进程~ 根进程对行变换结果进行转置运算~ 根进程把转置结果发送到所有计算节点~ 各计算节点再进行行变换~ 各节点把变换结果发送到根进程~ 根进程进行转置~ 得到最后结果.各节点之间计算要求同步而需要大量的通信传输数据,该算法并行计算的计算通信比小.由于在局域网上通信数据传输相对于计算来说
是很耗时的,这就造成了负的效应即加速比小于 1 的情况,并行效率很低.很明显这类问题一般不适合在机群的网络下进行并行计算测试结果如图
23.fft加速比
来源：MPI并行计算性能的研究
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24.发展方向
来源：MPI并行计算性能的研究
并行计算1
并行计算 实 验 报 告 学院名称计算机科学与技术学院专业计算机科学与技术 学生姓名 学号 年班级 2016年5 月20 日
一、实验内容 本次试验的主要内容为采用多线程的方法计算pi的值，熟悉linux下pthread 形式的多线程编程，对实验结果进行统计并分析以及加速比曲线分析，从而对并行计算有初步了解。 二、实验原理 本次实验利用中值积分定理计算pi的值 图1 中值定理计算pi 其中公式可以变换如下： 图2 积分计算pi公式的变形 当N足够大时，可以足够逼近pi，多线程的计算方法主要通过将for循环的计算过程分到几个线程中去，每次计算都要更新sum的值，为避免一个线程更新sum 值后，另一个线程仍读到旧的值，所以每个线程计算自己的部分，最后相加。三、程序流程图 程序主体部分流程图如下：
多线程执行函数流程图如下： 四、实验结果及分析
令线程数分别为1、2、5、10、20、30、40、50和100，并且对于每次实验重复十次求平均值。结果如下： 图5 时间随线程的变化 实验加速比曲线的计算公式类似于 结果如下： 图5 加速比曲线 实验结果与预期类似，当线程总数较少时，线程数的增多会对程序计算速度带来明显的提升，当线程总数增大到足够大时，由于物理节点的核心数是有限的，因此会给cpu带来较多的调度，线程的切换和最后结果的汇总带来的时间开销较大，所以线程数较大时，增加线程数不会带来明显的速度提升，甚至可能下降。 五、实验总结
本次试验的主要内容是多线程计算pi的实现，通过这次实验，我对并行计算有了进一步的理解。上学期的操作系统课程中，已经做过相似的题目，因此程序主体部分相似。不同的地方在于，首先本程序按照老师要求应在命令行提供参数，而非将数值写定在程序里，其次是程序不是在自己的电脑上运行，而是通过ssh和批处理脚本等登录到远程服务器提交任务执行。 在运行方面，因为对批处理任务不够熟悉，出现了提交任务无结果的情况，原因在于windows系统要采用换行的方式来表明结束。在实验过程中也遇到了其他问题，大多还是来自于经验的缺乏。 在分析实验结果方面，因为自己是第一次分析多线程程序的加速比，因此比较生疏，参考网上资料和ppt后分析得出结果。 从自己遇到的问题来看，自己对批处理的理解和认识还比较有限，经过本次实验，我对并行计算的理解有了进一步的提高，也意识到了自己存在的一些问题。 六、程序代码及部署 程序源代码见cpp文件 部署说明： 使用gcc编译即可，编译时加上-pthread参数，运行时任务提交到服务器上。 编译命令如下： gcc -pthread PI_3013216011.cpp -o pi pbs脚本(runPI.pbs)如下： #!/bin/bash #PBS -N pi #PBS -l nodes=1:ppn=8 #PBS -q AM016_queue #PBS -j oe cd $PBS_O_WORKDIR for ((i=1;i<=10;i++)) do ./pi num_threads N >> runPI.log
并行计算实验报告一
江苏科技大学 计算机科学与工程学院 实验报告 实验名称：Java多线程编程 学号：姓名：班级： 完成日期：2014年04月22日
1.1 实验目的 (1) 掌握多线程编程的特点； (2) 了解线程的调度和执行过程； (3)掌握资源共享访问的实现方法。 1.2 知识要点 1.2.1线程的概念 (1)线程是程序中的一个执行流,多线程则指多个执行流; (2)线程是比进程更小的执行单位,一个进程包括多个线程; (3)Java语言中线程包括3部分:虚拟CPU、该CPU执行的代码及代码所操作的数据。 (4)Java代码可以为不同线程共享，数据也可以为不同线程共享； 1.2.2 线程的创建 (1) 方式1：实现Runnable接口 Thread类使用一个实现Runnable接口的实例对象作为其构造方法的参数，该对象提供了run方法，启动Thread将执行该run方法； (2)方式2：继承Thread类 重写Thread类的run方法； 1.2.3 线程的调度 (1) 线程的优先级 ●取值范围1～10，在Thread类提供了3个常量，MIN_PRIORITY=1、MAX_ PRIORITY=10、NORM_PRIORITY=5； ●用setPriority()设置线程优先级，用getPriority()获取线程优先级； ●子线程继承父线程的优先级，主线程具有正常优先级。 (2) 线程的调度：采用抢占式调度策略，高优先级的线程优先执行，在Java中，系统按照优先级的级别设置不同的等待队列。 1.2.4 线程的状态与生命周期
说明：新创建的线程处于“新建状态”，必须通过执行start()方法，让其进入到“就绪状态”，处于就绪状态的线程才有机会得到调度执行。线程在运行时也可能因资源等待或主动睡眠而放弃运行,进入“阻塞状态”,线程执行完毕，或主动执行stop方法将进入“终止状态”。 1.2.5 线程的同步--解决资源访问冲突问题 (1) 对象的加锁 所有被共享访问的数据及访问代码必须作为临界区，用synchronized加锁。对象的同步代码的执行过程如图14-2所示。 synchronized关键字的使用方法有两种： ●用在对象前面限制一段代码的执行，表示执行该段代码必须取得对象锁。 ●在方法前面，表示该方法为同步方法,执行该方法必须取得对象锁。 (2) wait()和notify()方法 用于解决多线程中对资源的访问控制问题。 ●wait()方法：释放对象锁，将线程进入等待唤醒队列； ●notify()方法：唤醒等待资源锁的线程，让其进入对象锁的获取等待队列。 (3)避免死锁 指多个线程相互等待对方释放持有的锁，并且在得到对方锁之前不会释放自己的锁。 1.3 上机测试下列程序 样例1：利用多线程编程编写一个龟兔赛跑程序。 乌龟：速度慢，休息时间短；
计算方法上机实验报告
《计算方法》上机实验报告 班级：XXXXXX 小组成员：XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX 任课教师：XXX 二〇一八年五月二十五日
前言 通过进行多次的上机实验，我们结合课本上的内容以及老师对我们的指导，能够较为熟练地掌握Newton 迭代法、Jacobi 迭代法、Gauss-Seidel 迭代法、Newton 插值法、Lagrange 插值法和Gauss 求积公式等六种算法的原理和使用方法，并参考课本例题进行了MATLAB 程序的编写。 以下为本次上机实验报告，按照实验内容共分为六部分。 实验一： 一、实验名称及题目： Newton 迭代法 例2.7(P38):应用Newton 迭代法求 在 附近的数值解 ，并使其满足 . 二、解题思路： 设'x 是0)(=x f 的根,选取0x 作为'x 初始近似值,过点())(,00x f x 做曲线)(x f y =的切线L ,L 的方程为))((')(000x x x f x f y -+=,求出L 与x 轴交点的横坐标) (') (0001x f x f x x - =,称1x 为'x 的一次近似值,过点))(,(11x f x 做曲线)(x f y =的切线,求该切线与x 轴的横坐标) (') (1112x f x f x x - =称2x 为'x
的二次近似值,重复以上过程,得'x 的近似值序列{}n x ,把 ) (') (1n n n n x f x f x x - =+称为'x 的1+n 次近似值，这种求解方法就是牛顿迭代法。 三、Matlab 程序代码： function newton_iteration(x0,tol) syms z %定义自变量 format long %定义精度 f=z*z*z-z-1; f1=diff(f);%求导 y=subs(f,z,x0); y1=subs(f1,z,x0);%向函数中代值 x1=x0-y/y1; k=1; while abs(x1-x0)>=tol x0=x1; y=subs(f,z,x0); y1=subs(f1,z,x0); x1=x0-y/y1;k=k+1; end x=double(x1) K 四、运行结果： 实验二：
进程管理实验报告
进程的控制 1 ．实验目的 通过进程的创建、撤消和运行加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确进程与程序之间的区别。 【答：进程概念和程序概念最大的不同之处在于： (1)进程是动态的，而程序是静态的。 (2)进程有一定的生命期，而程序是指令的集合，本身无“运动”的含义。没有建立进程的程序不能作为1个独立单位得到操作系统的认可。 (3)1个程序可以对应多个进程，但1个进程只能对应1个程序。进程和程序的关系犹如演出和剧本的关系。 (4)进程和程序的组成不同。从静态角度看，进程由程序、数据和进程控制块（PCB）三部分组成。而程序是一组有序的指令集合。】2 ．实验内容 (1) 了解系统调用fork()、execvp()和wait()的功能和实现过程。 (2) 编写一段程序，使用系统调用fork()来创建两个子进程，并由父进程重复显示字符串“parent:”和自己的标识数，而子进程则重复显示字符串“child:”和自己的标识数。 (3) 编写一段程序，使用系统调用fork()来创建一个子进程。子进程通过系统调用execvp()更换自己的执行代码，新的代码显示“new
program.”。而父进程则调用wait()等待子进程结束，并在子进程结束后显示子进程的标识符，然后正常结束。 3 ．实验步骤 （1）gedit创建进程1.c （2）使用gcc 1.c -o 1编译并./1运行程序1.c #include
多核编程与并行计算实验报告 (1)
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 多核编程与并行计算实验报告 姓名： 日期：2014年 4月20日
实验一 // exa1.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include"stdafx.h" #include 实验二 // exa2.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include"stdafx.h" #include 单片机并行口实验报告 实验二并行口实验报告 班级： 学号： 姓名： 教师： 一、实验目的 通过实验了解8051并行口输入方式和输出方式的工作原理及编程方法。 二、实验内容 1、输出实验 如图4-1所示。以8031的P2口为输出口。通过程序控制发光二极管的亮灭。 2、输入实验 如图4-1所示。以8031的P1口为输入口。用开关向P1.0~P1.3输入不同的状态，控制P2口P2.4~P2.7发光二极管的亮灭。 3、查询输入输出实验 如图1-1所示。以8051的P1.6或P1.0为输入位，以P2口为输出，二进制计数记录按键的次数。 图1-1 三、编程提示 1、输出实验程序 （1）设计一组显示花样，编程使得P2口按照设计的花样重复显示。 （2）为了便于观察，每一状态加入延时程序。 2、输入实验程序 开关打开，则输入为1；开关闭合，则输入为0。读取P1.0~ P1.3的状态，并将它们输出到P2.4~ P2.7，驱动发光二极管。所以发光二极管L1~L4的亮灭应与开关P1.0~ P1.3的设置相吻合。 3、查询输入输出程序 （1）编程计数P1.0按键次数，按键不去抖动。 （2）编程计数P1.6按键次数，按键不去抖动。 （3）编程计数P1.0按键次数，按键软件延时去抖动。 观察（1）、（2）、（3）、的结果。 四、实验器材 计算机，目标系统实验板 五、实验步骤 1、在KEILC中按要求编好程序，编译，软件调试，生成.HEX文件。 2、断开电源，按图1-1所示，连好开关及发光二极管电路。 3、下载程序。 4、调试运行程序，观察发光二极管状态。 六、C源程序清单 1、#include 并行计算上机实验报告题目：多线程计算Pi值 学生姓名 学院名称计算机学院 专业计算机科学与技术时间 一. 实验目的 1、掌握集群任务提交方式； 2、掌握多线程编程。 二.实验内容 1、通过下图中的近似公式，使用多线程编程实现pi的计算； 2、通过控制变量N的数值以及线程的数量，观察程序的执行效率。 三.实现方法 1. 下载配置SSH客户端 2. 用多线程编写pi代码 3. 通过文件传输界面，将文件上传到集群上 4.将命令行目录切换至data，对.c文件进行编译 5.编写PBS脚本，提交作业 6.实验代码如下： #include #include 华中科技大学 课程名称并行处理 实验名称矩阵乘法的实现及加速比分析考生姓名李佩佩 考生学号 M201372734 系、年级计算机软件与理论2013级类别硕士研究生 考试日期 2014年1月3日 一. 实验目的 1) 学会如何使用集群 2) 掌握怎么用并行或分布式的方式编程 3) 掌握如何以并行的角度分析一个特定的问题 二. 实验环境 1) 硬件环境：4核CPU、2GB内存计算机； 2) 软件环境：Windows XP、MPICH2、VS2010、Xmanager Enterprise3； 3) 集群登录方式：通过远程桌面连接211.69.198.2，用户名：pppusr，密码：AE2Q3P0。 三. 实验内容 1. 实验代码 编写四个.c文件，分别为DenseMulMatrixMPI.c、DenseMulMatrixSerial.c、SparseMulMatrixMPI.c和SparseMulMatrixSerial.c，用于比较并行和串行矩阵乘法的加速比，以及稀疏矩阵和稠密矩阵的加速比。这里需要说明一下，一开始的时候我是把串、并行放在一个程序中，那么就只有两个.c文件DenseMulMatrix.c 和SparseMulMatrix.c，把串行计算矩阵乘的部分放到了主进程中，即procsID=0的进程，但是结果发现执行完串行后，再执行并行就特别的慢。另外，对于稀疏矩阵的处理方面可能不太好，在生成稀疏矩阵的过程中非0元素位置的生成做到了随机化，但是在进行稀疏矩阵乘法时没有对矩阵压缩，所以跟稠密矩阵乘法在计算时间上没多大区别。 方阵A和B的初始值是利用rand()和srand()函数随机生成的。根据稀疏矩阵和稠密矩阵的定义，对于稀疏矩阵和稠密矩阵的初始化方法InitMatrix(int *M,int *N,int len)会有所不同。这里需要说明一下，一开始对于矩阵A和B的初始化是两次调用InitMatrix(int *M ,int len)，生成A和B矩阵，但是随后我发现，由于两次调用方法InitMatrix的时间间隔非常短，又由于srand()函数的特点，导致生成的矩阵A和B完全一样；然后，我就在两次调用之间加入了语句“Sleep(1000)；”，加入头文件“#include 北京科技大学计算机与通信工程学院 实验报告 实验名称： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 实验成绩：________________________________ 实验地点： 实验时间：2015年05月 一、实验目的与实验要求 1、实验目的 1对比矩阵乘法的串行和并行算法，查看运行时间，得出相应的结论；2观察并行算法不同进程数运行结果，分析得出结论； 2、实验要求 1编写矩阵乘法的串行程序，多次运行得到结果汇总； 2编写基于MPI，分别实现矩阵乘法的并行化。对实现的并行程序进行正确性测试和性能测试，并对测试结果进行分析。 二、实验设备（环境）及要求 《VS2013》C++语言 MPICH2 三、实验内容与步骤 实验1，矩阵乘法的串行实验 （1）实验内容 编写串行程序，运行汇总结果。 （2）主要步骤 按照正常的矩阵乘法计算方法，在《VS2013》上编写矩阵乘法的串行程序，编译后多次运行，得到结果汇总。 实验2矩阵乘法的并行化实验 3个总进程 5个总进程 7个总进程 9个进程 16个进程 四：实验结果与分析（一）矩阵乘法并行化 矩阵并行化算法分析： 并行策略：1间隔行带划分法 算法描述：将C=A*B中的A矩阵按行划分，从进程分得其中的几行后同时进行计算，最后通信将从进程的结果合并的主进程的C矩阵中 对于矩阵A*B 如图：进程1：矩阵A第一行 进程2：矩阵A第二行 进程3：矩阵A第三行 进程1：矩阵A第四行 时间复杂度分析： f(n) =6+2+8+k*n+k*n+k*n+3+10+n+k*n+k*n+n+2 (k为从进程分到的行数) 因此O(n)=(n)； 空间复杂度分析： 从进程的存储空间不共用，f(n)=n; 因此O(n)=(n); 2间隔行带划分法 算法描述：将C=A*B中的A矩阵按行划分，从进程分得其中的几行后同时进行计算，最后通信将从进程的结果合并的主进程的C矩阵中 对于矩阵A*B 如图：进程1：矩阵A第一行 进程2：矩阵A第二行 进程3：矩阵A第三行 进程3：矩阵A第四行 时间复杂度分析： f(n) =6+2+8+k*n+k*n+k*n+3+10+n+k*n+k*n+n+2 (k为从进程分到的行数) 因此O(n)=(n)； 空间复杂度分析： 从进程的存储空间不共用，f(n)=n; 因此T(n)=O(n); 多核编程与并行计算实验报告 姓名： 日期：2014年 4月20日 实验一 // exa1.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include"stdafx.h" #include 实验二 // exa2.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include"stdafx.h" #include 8255并行口实验实验报告 作者： 一、实验目的 掌握8255A的编程原理。 二、实验设备 CPU挂箱、8086CPU模块。 三、实验内容 8255A的A口作为输入口，与逻辑电平开关相连。8255A的B口作为输出口，与发光二极管相连。编写程序，使得逻辑电平开关的变化在发光二极管上显示出来。 四、实验原理介绍 本实验用到两部分电路：开关量输入输出电路和8255可编程并口电路。 五、实验步骤 1、实验接线 CS0?CS8255； PA0～PA7?平推开关的输出K1～K8； PB0～PB7?发光二极管的输入LED1～LED8。 2、编程并全速或单步运行。 3、全速运行时拨动开关，观察发光二极管的变化。当开关某位置于L 时，对应的发光二极管点亮，置于H时熄灭。 六、实验提示 实验也是如此。实验中，8255A工作于基本8255A是比较常用的一种并行接口芯片，其特点在许多教科书中均有介绍。8255A有三个8位的输入输出端口，通常将A端口作为输入用，B端口作为输出用，C端口作为辅助控制用，本输入输出方式（方式0）。 七、实验结果 程序全速运行后，逻辑电平开关的状态改变应能在LED上显示出来。例如：K2置于L位置，则对应的LED2应该点亮。 八、程序框图（实验程序名：t8255.asm） 开始 设置8255工作方式 读A口 输出至B口 结束 九、程序源代码清单： assume cs:code code segment public org 100h start: mov dx,04a6h ;控制寄存器地址 mov ax,90h ;设 置为A口输入，B口输出 out dx,ax mov al,0feh start1:mov dx,04a2h 芯片的 入口地址 out dx,al mov bl,al mov dx ,04a0h in al,dx test ax,01h jz strat2 mov al ,bl rol al,1 流水灯循环左移 mov bl,al mov cx,3000h 设置cx为灯闪烁时间对应的循环次数 add: loop add jmp start1 无条件跳转至start1 strat2:mov al,bl mov dx,04a2h out dx,al ror al,1 流水灯循环左移 mov bl, al mov cx,3000h add1: loop add jmp start 无条件跳转至start code ends end start 十、实验总结 通过该实验，掌握了8255A的编程原理，学会了用汇编语言来编写程序控制8255A进行流水灯的操作实验。 深圳大学 实验报告 课程名称：并行计算 实验名称：矩阵乘法的OpenMP实现及性能分析姓名： 学号： 班级： 实验日期：2011年10月21日、11月4日 一. 实验目的 1) 用OpenMP 实现最基本的数值算法“矩阵乘法” 2) 掌握for 编译制导语句 3) 对并行程序进行简单的性能 二. 实验环境 1) 硬件环境：32核CPU 、32G 存计算机； 2) 软件环境：Linux 、Win2003、GCC 、MPICH 、VS2008； 4) Windows 登录方式：通过远程桌面连接192.168.150.197，用户名和初始密码都是自己的学号。 三. 实验容 1. 用OpenMP 编写两个n 阶的方阵a 和b 的相乘程序，结果存放在方阵c 中，其中乘法用for 编译制导语句实现并行化操作，并调节for 编译制导中schedule 的参数，使得执行时间最短，写出代码。 方阵a 和b 的初始值如下： ????????? ? ??????????-++++=12,...,2,1,..2,...,5,4,31,...,4,3,2,...,3,2,1n n n n n n n a ???????? ? ???????????= 1,...,1,1,1..1,...,1,1,11,...,1,1,11,..., 1,1,1b 输入： 方阵的阶n 、并行域的线程数 输出： c 中所有元素之和、程序的执行时间 提示： a,b,c 的元素定义为int 型，c 中所有元素之各定义为long long 型。 Windows 计时: 用 实验报告 课程名称虚拟化与云计算学院计算机学院 专业班级11级网络工程3班学号3211006414 姓名李彩燕 指导教师孙为军 2014 年12 月03日 EXSI 5.1.0安装 安装准备 安装VSPHERE HYPERVISOR SEVER（EXSI 5.1.0）需要准备： 无操作系统的机器（如有系统，安装过程中会格式化掉），需切换到光盘启动模式。BOIS中开启虚拟化设置（virtualization设置成enable） VMware vSphere Hypervisor 自启动盘 安装过程 1.安装VMware vSphere Hypervisor确保机器中无操作系统，并且设置BIOS到光盘启 动模式 2.插入光盘，引导进入安装界面。 3.选择需要安装在硬盘 4.选择keyboard 类型，默认US DEFAULT 5.设置ROOT的密码 6.安装完毕后，请注意弹出光盘。然后重启。 7.F2进入系统配置界面。 8.选择到Configure management network去配置网络。 9.配置完毕后，注意重启网络以使设置生效，点击restart management network，测 试网络设置是否正确，点test management network。至此，sever端安装完毕。配置 1.添加机器名：在DNS服务器上添加相关正反解析设置。 2.License设置：Vsphere client登陆后，清单→配置→已获许可的功能→编辑 输入license 3.时间与NTP服务设置：Vsphere client登陆后，清单→配置→时间配置→属性 钩选上NTP客户端 选项中，NTP设置设添加NTP服务器，然后在常规中开启NTP服务 科技大学计算机与通信工程学院 实验报告 实验名称： 学生： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 实验成绩：________________________________ 实验地点： 实验时间：2015年05月 一、实验目的与实验要求 1、实验目的 1对比矩阵乘法的串行和并行算法，查看运行时间，得出相应的结论；2观察并行算法不同进程数运行结果，分析得出结论； 2、实验要求 1编写矩阵乘法的串行程序，多次运行得到结果汇总； 2编写基于MPI，分别实现矩阵乘法的并行化。对实现的并行程序进行正确性测试和性能测试，并对测试结果进行分析。 二、实验设备（环境）及要求 《VS2013》C++语言 MPICH2 三、实验容与步骤 实验1，矩阵乘法的串行实验 （1）实验容 编写串行程序，运行汇总结果。 （2）主要步骤 按照正常的矩阵乘法计算方法，在《VS2013》上编写矩阵乘法的串行程序，编译后多次运行，得到结果汇总。 实验2矩阵乘法的并行化实验 3个总进程 5个总进程 7个总进程 9个进程 16个进程 四：实验结果与分析（一）矩阵乘法并行化 矩阵并行化算法分析： 并行策略：1间隔行带划分法 算法描述：将C=A*B中的A矩阵按行划分，从进程分得其中的几行后同时进行计算，最后通信将从进程的结果合并的主进程的C矩阵中 对于矩阵A*B 如图：进程1：矩阵A第一行 进程2：矩阵A第二行 进程3：矩阵A第三行 进程1：矩阵A第四行 时间复杂度分析： f(n) =6+2+8+k*n+k*n+k*n+3+10+n+k*n+k*n+n+2 (k为从进程分到的行数) 因此O(n)=(n)； 空间复杂度分析： 从进程的存储空间不共用，f(n)=n; 因此O(n)=(n); 2间隔行带划分法 算法描述：将C=A*B中的A矩阵按行划分，从进程分得其中的几行后同时进行计算，最后通信将从进程的结果合并的主进程的C矩阵中 对于矩阵A*B 如图：进程1：矩阵A第一行 进程2：矩阵A第二行 进程3：矩阵A第三行 进程3：矩阵A第四行 时间复杂度分析： f(n) =6+2+8+k*n+k*n+k*n+3+10+n+k*n+k*n+n+2 (k为从进程分到的行数) 因此O(n)=(n)； 空间复杂度分析： 从进程的存储空间不共用，f(n)=n; 因此T(n)=O(n); MPI并行编程实验报告 起讫日期：xx-05-20 ~全文结束》》-06-15组名：第四组院系：计算机学院专业：计算机科学与技术指导老师：XXX 教授xx 年6月15日实验一Linux下基于MPI的hello程序设计Author：姓名 一、MPICH并行计算库安装在Linux环境下安装MPICH执行环境，配置MP D、CONF, 完成实验室中临近机器间的并行配置。概要：以寝室四台计算机为例，设置IP（1 92、1 68、1、1~1 92、1 68、1、4），更改主机名为node01,node02,node03, node04。 （一）创建SSH信任连接 1、更改/etc/hosts文件#vi /etc/hosts 打开hosts文件，更改如下：1 27、0、0、1 localhost、localdomain localhost1 92、1 68、1、1 node011 92、1 68、1、2 node021 92、1 68、1、3 node031 92、1 68、1、4 node0 42、在node01生成SSH秘钥对、#ssh-keygena 查看是否有、ssh文件夹 3、进入、ssh目录#cd 、ssh 4、生成authorized_keys文件#cp id_rsa、pub authorized_keys 5、退出到root目录#cd 、、 6、建立本身的信任连接#ssh node01 按提示输入yes（三个字母要打全） 7、设置node02（node02的root目录下）#ssh-keygenzxvf mpich2- 1、0、1、tar、gz 2、创建安装目录#mkdir /usr/MPICH-instsll 3、进入mpich2解压目录#cd mpich2- 1、0、 14、设置安装目录#、/configureprefix=/usr/MPICH- install 5、编译#make 6、安装#make install 基于o p e n M P的并行计 算实验 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 并行计算实验报告 课程：并行计算 姓名：郑波 学号44 班级：计算机科学与技术13-2班 日期：2015年12月7日 实验一：OpenMP基本使用 一、实验目的 1、熟悉OpenMP编程。 2、比较串行算法与并行算法在执行时间上的差别； 3、考察线程数目使用不同对并行算法执行时间的影响； 4、考察运算规模N对串、并行算法执行时间上的影响。 二、实验内容 1、使用OpenMP进行两个矩阵A和B的加法，并分析串行、并行时间的差别以及问题规模对程序运行时间的影响 三、实验步骤 1、整个程序的设计流程 ①全局变量设置三个宏定义过的size×size的二维数组啊a,b,c。 ②初始化a数组为全1，b数组为全2 ③通过omp_set_num_threads()库函数设置线程数 ④调用openMP库函数omp_get_wtime()获取当前时间start #pragma omp parallel for开始做并行区部分 … 结束后再次调用omp_get_wtime()获取时间end，end-start即为并行消耗时间 ⑤再次调用时间函数更新strat 串行做一边矩阵相加 更新end,end-start即为串行耗时 代码如下： #include 分支程序设计实验实验报告 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: ? 实验二分支程序设计实验实验报告 实验名称：分支程序设计实验 指导教师罗志祥 专业班级光信1006 姓名张博学号U2０101３3３9 联系方式 一、任务要求: 熟练掌握K ｅil Ｃ环境下汇编语言程序的调试方法，加深对汇编语言指令、机器码、寻址方式等基本内容的理解，掌握分支程序和简单程序的设计与调试方法,了解并行ＩO 口的使用。 １． 设有8bits 符号数X 存于外部R ＡM 单元,按以下方式计算后的结果Y 也存于外部RAM 单元，请按要求编写程序。 240/2204020X X Y X X X X ?≥? =< 实验二MATLAB并行计算的配置 一、实验目的 1.通过matlabpool命令启动和配置matlab并行计算池，了解matlabpool的基本使用方法。 2.能够编写parfor程序进行并行环境的测试。 3.完成课堂练习。 二、实验课时：4课时 三、实验原理 第一部分：matlab并行池的启动及matlabpool命令的基本使用 首先，通过matlabpool size命令判断是否已经启动matlabpool。 图1 matlabpool size运行结果图 如果返回0，则表示没有开启matlabpool；如果返回大于0的值，则表示已经开启matlabpool。 然后通过运行matlabpool local；命令启动默认配置，其中的local表示配置项的名称。 图2 matlabpool local运行效果图 在运行此命令时，如果是win 7或者以上版本的系统，会弹出windows安全警报对话框，我们直接点击允许访问就可以了。 图3 windows安全警报图 第二部分：编写用于自动启动matlab并行计算池的函数程序1 startmatlabpool.m如下： 程序2 closematlabpool.m代码如下： 接着，我们可以通过help parfor命令来查看parfor的基本使用方法，然后按要求完成课堂练习的编码工作。 Help parfor允许效果图 四、课堂练习 1.编写一个测试parfor的程序，要求调用以上两个函数; 2.根据下面的公式使用matlab进行计算： 五、实验报告要求 简述实验目的；写出实验内容中解答各个题目所需要的命令及实验结果；简写实验总结与心得体会。 上机地点：电三楼519机房 上机时间分为两组：周六上午9:00~11:30，PB12011班级同学 周六晚上6:30~9:00，其他同学 【注意事项】 1.本次作业分为简单题和中等题，简单题每题3分，共6分,中等题 4分。 2.实验请用基于C/C++的OpenMP编程模型最大效度的实现并行。 3.在完成实验后，提交实验报告时请务必给出不同线程数的加速比 图或加速比表格，并需要给出你算法的核心思想。代码请附在实验报告最后的附件中，最后只需要交实验报告即可。 4.请在一周之内提交你的实验报告，命名按照“1_学号_姓名”的格 式，如“1_SA13011075_张三”，并发送至pc_2015spring@https://www.360docs.net/doc/7e8652035.html, 5.实验报告模板和本文档可以到此处下载： https://www.360docs.net/doc/7e8652035.html,/~xiangbin/pc2015/ 6.测试时间函数参考。 double time_used; struct timeval tv_start, tv_end; gettimeofday(&tv_start, NULL); function(); gettimeofday(&tv_end, NULL); time_used=(tv_https://www.360docs.net/doc/7e8652035.html,_sec-tv_https://www.360docs.net/doc/7e8652035.html,_sec)*1000000+(tv_https://www.360docs.net/doc/7e8652035.html,_usec-tv_https://www.360docs.net/doc/7e8652035.html,_ usec); printf("time_used = %lf s\n", time_used/1000000); 一．简单题 1.针对教材中求PI的实例程序，请给出至少两种不同并行方式的OpenMP 实现。（划分数>= 1, 000, 000） 2. 使用OPENMP编写矩阵乘法程序。单片机并行口实验报告
并行计算第一次实验报告
并行处理实验报告：用MPI实现的矩阵乘法的加速比分析
矩阵乘法的并行化 实验报告
多核编程与并行计算实验报告 (1)
并行口实验实验报告
并行计算-实验二-矩阵乘法的OpenMP实现及性能分析
虚拟化与云计算实验报告.
矩阵乘法的并行化实验报告
MPI并行编程实验报告
基于openMP的并行计算实验
分支程序设计实验实验报告
实验二 MATLAB并行计算的配置
并行计算实验题目(OpenMP)