題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于PC機(jī)群的Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品針對(duì)高性能計(jì)算機(jī)功耗高、成本高，高性能計(jì)算環(huán)境并行軟件開發(fā)難度高，高性能計(jì)算資源的獲取較為困難等問題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于PC機(jī)群的跨操作系統(tǒng)的Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)，平臺(tái)使用普通的PC機(jī)構(gòu)建一個(gè)高性能分布式并行計(jì)算系統(tǒng)，為用戶提供并行程序編輯和運(yùn)行功能。以降低高性能計(jì)算環(huán)境功耗、減小搭建和使用成本、降低用戶接入難度、降低用戶開發(fā)和使用難度，使網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源得到合理整合利用。
- 詳細(xì)介紹：
- 高性能計(jì)算是衡量國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。世界各國(guó)在該領(lǐng)域展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)，高性能計(jì)算機(jī)功耗高、成本高，高性能計(jì)算環(huán)境并行軟件開發(fā)難度高，高性能計(jì)算資源的獲取較為困難等問題得到廣泛關(guān)注。本作品針對(duì)以上問題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于PC機(jī)群的跨操作系統(tǒng)的Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)，旨在降低高性能計(jì)算環(huán)境功耗、減小搭建和使用成本、降低用戶接入難度、降低用戶開發(fā)和使用難度方面做出一些有益的嘗試。經(jīng)實(shí)際使用測(cè)試，平臺(tái)具有構(gòu)建方便、易于擴(kuò)展，功耗低、成本低，跨操作系統(tǒng)，計(jì)算資源較易獲取，具有豐富的庫(kù)函數(shù)，并行程序設(shè)計(jì)難度低等特點(diǎn)。 該Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)投入使用后可在多個(gè)方面顯示出其區(qū)別于傳統(tǒng)高性能計(jì)算平臺(tái)的特殊優(yōu)勢(shì)，平臺(tái)適用于擁有計(jì)算機(jī)組網(wǎng)機(jī)群，需要高性能計(jì)算資源進(jìn)行算法仿真、大規(guī)模計(jì)算的單位。特別是沒有專用高性能計(jì)算集群的高校、研究所等科研單位和高科技企業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。該Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)作為一個(gè)通用編程計(jì)算平臺(tái)，將是算法驗(yàn)證以及處理大規(guī)模計(jì)算的重要工具，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的： 本作品針對(duì)高性能計(jì)算機(jī)功耗高、成本高，計(jì)算資源較難獲取，并行軟件開發(fā)難度高等問題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于PC機(jī)群的跨操作系統(tǒng)的Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)，旨在降低高性能計(jì)算環(huán)境功耗、減小搭建和使用成本、降低用戶接入難度、降低用戶并行應(yīng)用的開發(fā)難度，使網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算資源得到合理整合使用。 基本思路： 作品基本思路如下： （1）將平臺(tái)構(gòu)建于普通PC機(jī)群之上，支持一鍵式接入使用。 （2）降低用戶接入難度。平臺(tái)使用QT開發(fā)，提供Windows和Linux版本的平臺(tái)軟件。 （3）降低用戶使用難度。在Matlab語言基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了MPI協(xié)議。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）MPI協(xié)議的C和Matlab聯(lián)合實(shí)現(xiàn)。 （2）消息傳遞的防誤拷貝、防死鎖機(jī)制。 （3）平臺(tái)底層通信的并發(fā)和校驗(yàn)機(jī)制。 技術(shù)關(guān)鍵： （1）使用C和Matlab聯(lián)合實(shí)現(xiàn)MPI協(xié)議。 （2）跨Windows和Linux操作系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。 （3）消息傳遞的防誤拷貝、防死鎖機(jī)制。 （4）平臺(tái)底層通信使用并發(fā)和校驗(yàn)機(jī)制。 （5）服務(wù)節(jié)點(diǎn)和運(yùn)算節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)化處理。 主要技術(shù)指標(biāo)： （1）服務(wù)節(jié)點(diǎn)和運(yùn)算節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)化處理。 （2）最多支持253名用戶同時(shí)在線使用。 （3）支持Windows和Linux兩種操作系統(tǒng)。 （4）支持一鍵式接入使用。 （5）提供方便的MPI協(xié)議的Matlab接口。 （6）支持2個(gè)等級(jí)的用戶任務(wù)優(yōu)先級(jí)別。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 相對(duì)于同類產(chǎn)品MathWorks公司PCT工具包復(fù)雜的配置過程，MatlabMPI和pMatlab對(duì)第三方SSH或RSH的依賴性，該基于PC機(jī)群的Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)對(duì)并行環(huán)境構(gòu)建和用戶并行開發(fā)提供了一個(gè)整體的解決方案，在多個(gè)方面顯示出其區(qū)別于傳統(tǒng)高性能計(jì)算平臺(tái)和現(xiàn)有Matlab并行計(jì)算產(chǎn)品的特殊優(yōu)勢(shì)。 該平臺(tái)構(gòu)建于普通PC機(jī)群之上，支持一鍵式接入使用,平臺(tái)支持B類地址段規(guī)模的計(jì)算域網(wǎng)，服務(wù)節(jié)點(diǎn)和運(yùn)算節(jié)點(diǎn)能夠自動(dòng)化處理。有利于充分使用網(wǎng)絡(luò)閑散計(jì)算資源。 在高性能計(jì)算資源的獲取上，支持Windows和Linux兩種操作系統(tǒng)，最多支持253名用戶同時(shí)在線使用。用戶較易獲取計(jì)算資源。 在高性能計(jì)算環(huán)境上，該Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了QT框架下的應(yīng)用程序調(diào)用Matlab，提供方便的MPI協(xié)議的Matlab接口，設(shè)計(jì)和使用了消息傳遞的防誤拷貝、防死鎖機(jī)制、平臺(tái)底層通信使用分層協(xié)議封裝、并發(fā)和校驗(yàn)機(jī)制。降低了用戶開發(fā)和使用難度。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)際應(yīng)用階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 版權(quán)保留，有償轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 磁盤、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)： 該Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)投入使用后可在多個(gè)方面顯示出其區(qū)別于傳統(tǒng)高性能計(jì)算平臺(tái)的特殊優(yōu)勢(shì)，具有構(gòu)建方便、易于擴(kuò)展，功耗低、成本低，跨操作系統(tǒng)，計(jì)算資源較易獲取，有豐富的庫(kù)函數(shù)，并行程序開發(fā)難度低等特點(diǎn)。 市場(chǎng)前景分析： 平臺(tái)適用于擁有計(jì)算機(jī)組網(wǎng)機(jī)群，需要高性能計(jì)算資源進(jìn)行算法仿真、大規(guī)模計(jì)算的單位。特別是沒有專用高性能計(jì)算集群的高校、研究所等科研單位和高科技企業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。本平臺(tái)已在院內(nèi)的多個(gè)課題組進(jìn)行了試用，國(guó)內(nèi)多個(gè)知名高校院所的研究團(tuán)隊(duì)也對(duì)此平臺(tái)表示出了濃厚的興趣和密切的關(guān)注，希望能夠在本平臺(tái)基礎(chǔ)上對(duì)課題研究中涉及到的高性能計(jì)算有較好的解決。 該Matlab分布式并行計(jì)算平臺(tái)作為一個(gè)通用編程計(jì)算平臺(tái)，可以廣泛用于需要高性能計(jì)算的領(lǐng)域，包括氣象分析、密碼分析、核物理、生物醫(yī)學(xué)工程等。相信在可預(yù)期的未來，該平臺(tái)將是算法驗(yàn)證以及處理大規(guī)模計(jì)算的重要工具，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 目前主要的Matlab分布式、并行計(jì)算包中，MathWorks公司開發(fā)了兩個(gè)：MATLAB Distributed Computing Server和Parallel Computing Toolbox。這兩個(gè)包的優(yōu)點(diǎn)是能夠在所有Matlab支持的平臺(tái)上運(yùn)行，與Matlab本身具有很好的兼容性，但并行包需要購(gòu)買Matlab公司的License。 MIT Lincoln Laboratory開發(fā)有兩個(gè)：MatlabMPI和pMatlab。MatlabMPI主要是在Matlab環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了MPI并行計(jì)算協(xié)議，而且也是支持所有Matlab能夠運(yùn)行的平臺(tái)，由于實(shí)現(xiàn)了將MPI協(xié)議封裝起來，因此對(duì)于用戶來說，就可以方便的在此基礎(chǔ)上編寫基于MPI協(xié)議的并行計(jì)算程序，定制性比較強(qiáng)，可以按照用戶自己的需求編寫并行程序。pMatlab是MIT Lincoln Laboratory開發(fā)的另外一個(gè)Matlab環(huán)境下的并行計(jì)算包，基于MatlabMPI實(shí)現(xiàn)。但這兩個(gè)包的底層通信依賴于SSH或RSH。 除此之外，Technical University of Denmark的Ulrik Kjems開發(fā)了一個(gè)在Unix上運(yùn)行的Matlab并行計(jì)算包：PLab。 通過對(duì)國(guó)內(nèi)外主要的同類產(chǎn)品與本系統(tǒng)研制的主要功能特點(diǎn)比較，本系統(tǒng)具備Matlab并行計(jì)算功能的同時(shí)，總體來講具有如下特點(diǎn)： 1) 平臺(tái)構(gòu)建方便，易于擴(kuò)展，構(gòu)架的并行計(jì)算平臺(tái)功耗低、成本低。 2) 跨操作系統(tǒng)，并行程序開發(fā)難度低，具有豐富的庫(kù)函數(shù)。 3) 軟件大眾版免費(fèi)，計(jì)算資源較易獲取。
