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1、26/31长春工程学院学报(自然科学版)2009年第10卷第3期ISSN100989849294J.ChangchunInst.Tech.(Nat.Sc.iEd.i),2009,Vo.l10,No.3CN221323/N基于多核CPU的并行计算设计谷照升(长春工程学院理学院,长春130012)摘要:通过多核CPU上多线程运算的效率分析,多核CPU所带来的硬件优势。针对这一背景,如何给出了相应的并行计算设计方案,并讨论了并行计更好地利用单机良好的CPU多核资源,充分提高大算的发展趋势。型计算的性能和效率,就成为应该认真对待的问题。关键词:并行计算;多线程
2、;多核1基于多线程技术的并行计算中图分类号:TP316文献标识码:A文章编号:10098984(2009)030092031.1单机多核CPU环境下的计算性能分析为检验操作系统对多核CPU的支持水平,笔者编制了专门的测试程序。该程序在WindowsXP下0引言分别对2、3、4个线程、无多线程(只有程序进程自在科学研究、工程计算的诸多领域,如凝聚态物身的主线程)4种情况,每个线程完成完全相同的一理、数据挖掘、航天技术等,经常存在大规模的计算个较大的计算任务进行测试,只有程序主线程时也需求。这些计算任务有时还需要一定的实时性。由对应相同任务。各线程同时
3、开始,详细记录各线程于单台计算设备处理能力的局限性,并行计算成为开始、结束、总的耗时,精确到ms。之后,又同时运解决这类问题的主要技术手段。行2个本测试程序,用计时器控件控制每个程序,同迄今为止,并行计算主要的实现模式是将一个时启动仅用主线程的相同计算,并记录各自的耗时。较大的运行任务同时并行地分配到多个计算机上执在不同主频的2台Intel双核、2台Intel单核的单[1,2]行。由于各种大型计算一般采用的多是相应专CPU微机上分别做同样的测试。为观测CPU的使业的商业化通用软件,而这些软件在设计上都是基用率,测试过程中除系统本身和测试程序外,不运行于这种并行
4、分布式系统,通过网络构架,以相对较低其它程序。测试结果见表1。性能的微机机群获取高效率的计算能力,所以其综多机多次实际测试发现,即使是双核双线程模[14]合运行需要依赖完善的接口、协议支持。其中,式,每个线程的耗时也不完全相等,但相差基本在MPI(MessagePassingInterface)是国内外在高性能100ms以内,所以表1中多采用表示。图1给计算系统中使用最广泛的并行编程的消息传递接口出了Intel双核主频1.60GHzCPU的Dell笔记本上标准。这一标准移植性好、功能强大、效率高,有上3个线程和主线程的测试结果。百个函数调用接口,可以在各
5、种提供外部扩展接口的高级编程语言中直接调用。近几年计算机硬件技术与性能有了飞速的发展,多核、大内存乃至双CPU的微机配置已成为主流。与此同时,Win2000以后的MS系列操作系统对多核CPU以及双CPU资源也提供了完美的支持。而传统的面向机群的并行计算设计却无法利用收稿日期:2009-03-03作者简介:谷照升(1965-),男(汉),吉林集安,教授图13个线程和主线程的测试结果主要研究:数学应用。谷照升:基于多核CPU的并行计算设计93表1测试结果汇总CPU类型线程数任务总量各线程耗时总耗时同步程度说明CPU使用率1QTT仅主线程50%22QT1,T2
6、Max(T1,T2)TT1T2同步结束100%双核Max(Ti)1.5T,i=1,TiTjTk,i,j,k为1,1个提前结束,另233QT1,T2,T3100%2,32,3的一个排列个同步结束44QTi,i=1,2,3,42TTi2T同步结束100%单核a=1,2,3,4aQTaaTTaaT同步结束100%根据实测结果,对完全用于计算任务状态的机器而言,可以给出下列结论:constructorCreate(CreateSuspended:Boolean;(1)对具有n核的CPU,采用m个线程并行计varEdit_:TEdi;ten
7、d_,which_:integer);算,则只有当mn时,CPU的使用率才可以达procedurefree;到100%。end;(2)对单核CPU(n=1),采用多线程(m>1)并编程的主要工作是对procedureExecute;over行计算,不会降低运行效率。或者说,增加线程数,ride;方法填写您所需要的代码。不会影响计算效率。线程运行的机理是:一经创建一个线程类的实(3)采用多线程(m>1)并行计算时,若要实现例,该实例可根据CreateSuspended决定立即执行或较好的过程同步,m应取n的整数倍。由指令Resume开始执行proced
8、ureExecute的运行(4)采用多
