浅析并行计算编程技术

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浅析并行计算编程技术

作者：曾升 谢鹏 张瑾

来源：《数字技术与应用》2016年第06期

摘要：计算机技术的不断发展也推动了各行各业对性能和运算需求的增加，各种规模庞大、运算复杂的应用也相继问世，不同的并行计算编程技术和开发模式得到广大开发者的认同。本文从并行计算编程技术的概念分析开始，介绍了当前主流的并行计算编程技术开发模式，并详细描述了CUDA框架的GPU并行技术方法，旨在对并行程序的运行、调试有初步的认识，也能让开发者根据自身编程特点和应用场景选择合适的并行计算编程技术，提高开发效率。

关键词：并行计算 编程 高性能 GPU开发 调试

中图分类号：TP311.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0243-01 1 并行计算编程技术概念介绍和研究方法

所谓并行计算编程，就是通过高性能计算机，实现计算的并行处理，它也是反映高性能计算和超级计算的一项重要指标。长期以来，通过并行计算编程求解的过程主要表现为：给定一个应用，首先将其转化为数值计算范畴；随后为该数值计算设计一套并行算法，通过编程语言的方式进行实现；最后借助于高性能计算机执行该程序以获得应用的求解，因此，并行计算编程主要包括高性能计算机、并行算法、并行处理程序、并行应用这几个方面，涉及包括计算机、软件工程、数学逻辑等多个领域。 2 并行计算编程技术开发模式

（1）OpenMP。目前在并行计算编程技术中，OpenMP已经是业内比较流行的内存模型开发的标准，它具备完善的编译指导代码，被广泛运用于并行程序处理、数据私有化或共享等操作，旨在将移植性高和扩展性强的开发接口提供给SMP系统[1]。OpenMP新标准在1997年开始被OpenMP Architecture Review Board所提出，目前已经更新到2.0版本。

OpenMP的开放接口能够给多处理平台的共享内存提供并行计算机制，也广泛被应用于高性能计算系统架构，比如微软、UNIX等，它还可以通过编译器指令与库函数结合的方式为开发者提供C/C++或FORTRAN的多线程创建应用。OpenMP的优势体现在多耗时循环应用当中，它首先将一个任务以多线程的形式划分，并通过fork-join的并行机制将程序在完成顺序执行后，转换为并行执行程序。开发者在使用OpenMP时，可以建立良好的循环级实现多处理并行机制，将任务通过分解成多个数据共享的任务，并确定相互间的依赖性，通过并行计算编程机制来实现任务的并行处理。

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