基于多核异构处理器CELL的N-Body并行算法设计与实现.doc

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1、摘要近年来，异构多核处理器，即“主核心+协处理器”发展迅速，对并行计算处理的能力大大增强，受到越来越多的重视。基于这种异构多核处理器，对并行算法的研究，对异构多核处理器在并行算法的应用具有重要的意义。而CELL正是这种异构多核处理器的代表，在许多方面得到应用。N-BODY问题在经典天体力学中占有很重要的地位，而且它涉及到科学与工程中的许多领域，研究这个问题有具有很重要的意义。这个问题的主要特点是O(N*N)的计算量，采用并行算法来解决这个问题是必然的选择。本文首先介绍了CELL处理器的产生背景和CELL处理器的结构，以及在CELL处理器

2、上上进行编程的基本模型。然后提出了N-BODY问题，以及研究N-BODY问题的意义。详细讲述了引力N-BODY问题，以及解决这个问题的并行算法，并着重介绍了树形分级算法中的Banes-Hut分级树算法和快速多极算法FMA(FastMultiplesAlgorithm)。之后讲述了利用CELL处理器解决N-BODY问题，采用的是树形分级算法，以及在CELL处理器上编程的时候要注意的问题。最后介绍了CELL模拟器环境的安装，程序的执行以及实验功能与性能的模拟与实现，并分析得到的数据。关键词CELL处理器并行N-BODY问题SPE线程Abst

3、ractHeterogeneousmulti-coreprocessorswhichare"themaincore+co-processor"developedquicklyinrecentyears.Theheterogeneousmulti-coreprocessorshavegreatabilityinparallelcomputing,andbecomingmoreandmoreattractive.Parallelalgorithmstudyontheheterogeneousmulti-coreprocessorshasgr

4、eatsignificance.AndtheCELLprocessorisonbehalfofheterogeneousmulti-coreprocessorsandisappliedinmanyways.N-BODYproblemhasaveryimportantpositioninclassicalcelestialmechanics.Itrelatestoscienceandengineeringinmanyareasandstudyonthisproblemofgreatsignificance.Themainfeatureso

5、fthisproblemisO(N*N)ofcomputation,andthebestchoicetosolvethisproblemisparallelalgorithm.ThispaperfirstintroducesthebackgroundoftheCELLprocessorandthestructureoftheCELLprocessor.Andthebasicprogrammodelonthisprocessor.ThenweraisetheN-BODYproblemandthesignificancestudyonthi

6、sproblem.LaterwemakeadetailedaccountofthegravitationalN-BODYandtheparallelalgorithmstosolvethisproblemwithanemphasisontheclassificationtreealgorithmintheBanes-HuthierarchicaltreealgorithmandthefastmultiplexalgorithmforFMA(FastMultiplesAlgorithm).Afterthatwetalkaboutusing

7、theclassificationtreealgorithmtosolvetheN-BODYproblemontheCELLprocessorandsomethingweshouldpayattentiontowhenweprogrammingonthisprocessor.FinallyweintroducetheinstallationoftheenvironmentsimulatorCELL,Theimplementationoftheproceduresaswellasfunctionalityandperformancetes

8、tandrealizationofthesimulation.Atlastweanalysisofthedatawhichwegetfromthesimulation.KeywordsCELLprocess