冯 慧

（山东科技大学计算机科学与工程学院，山东青岛 266000）

0 引言

多核架构目前为并行计算中较常见的计算架构，未来几年芯片上的核心数量仍会急剧增长，在高性能计算中，集群已从单个网络互连的单处理器转变为复杂且高度分层的结构，如中国超级计算机中心的超级计算机系统神威·太湖之光［1］由40 960 个节点组成。通常每个计算节点包含多个共享内存的多核处理器，节点内的内存访问时间取决于计算核心与内存之间的距离。与不同芯片上的计算核相比，同一芯片上的计算核之间通信延迟要低得多，通信带宽要高得多。因此，编程标准及其实现在充分发挥硬件系统计算潜力方面起着关键作用。在并行编程标准中，消息传递接口（Message Passing Interface，MPI）因其丰富的接口而广受欢迎，但是MPI 是一种跨平台的编程标准，设计成独立于硬件、不提供拓扑感知的进程映射功能。一般的MPI 提供诸如MPI_DIST_GRAPH_CREATE［2］功能创建拓扑，但由于未考虑底层架构，所以并不能提供有效的映射方法。

如何更好地利用多核体系架构是真正的挑战。为在多核环境下获得最佳性能，必须考虑到硬件底层架构和应用特点。关于拓扑感知映射研究有：Hoffler［3］提出结合几种启发式算法的网格互连体系结构的通用拓扑映射策略；Bhatele［4］针对网格互联提出规则通信图的自动映射方法；Hatazaki［5］为特殊的HP 集群实现MPI 拓扑映射功能；Mercier 等［6］使用图分区工具SCOTCH［7］实现加权通信图到加权节点架构图映射，但其没有考虑网络拓扑；Jeannot 等［8］提出TreeMatch 算法计算NUMA 集群中进程到资源的近似最优映射；……