PC集群系统的并行开发环境MPI及其程序性能的分析研究

现代计算机技术极大地促进了计算科学的发展。在实践中，由于受到物理器件极限速度和技术水平的限制，使单处理机远远满足不了现代许多领域中具有挑战性的大规模计算课题对计算资源的需求，因此对高性能计算进行研究是很有必要的。 设计高效的并行程序是实现高性能计算的关键，常用的并行编程工具有MPI、PVM、Linda等，其中消息传递接口MPI(Message Passing Interface)更以其移植性好、功能强大、效率高等优点而成为当前最重要的并行编程工具。 获取高性能是并行处理的重要目标之一，有效速度是其中较重要的因素。串行程序的设计20多年来经过结构化、过程化、面向对象技术等的应用，大大提高了串行软件的开发效率。相对于串行程序，并行程序的设计不仅编写困难，对程序进行分析更难。并行机的复杂性决定了相应程序的编写、调试和分析的困难。虽然目前并行机的峰值速度令人惊讶，但是实际实现时往往最多只能达到25％左右。当前，实现并行程序的性能测试，分析并行程序性能，进而指导程序的优化，提供性能参数，改进系统的设计，具有很大的现实意义，本文对并行程序的实用性能测试方法进行了分析研究。 性能分析工具一般分静态和动态，静态采用模拟或分析方法获取源程序中的有关性能数据报告给用户，虽然能针对不同的程序和运行环境给出性能预测，但准确性不高；动态采用测量的方法收集程序运行中的各种性能数据，即时或事后报告给用户，数据比较准确，本文主要使用动态分析原理，利用MPI作为底层编程环境，在高层使用MPE(MultiProcessing Environment)以实现对程序性能的可视显示。