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基于GT4的并行绘图系统设计与实现

作　者: 赵学用
导　师: 詹瑾瑜；赵亭怀
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 网格计算 GJS Java多线程 MandelBrot集 Julia集
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 13次
引　用: 0次
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内容摘要


网格技术是在计算机技术和网络技术发展到一定阶段提出的一种新型计算平台计算技术,它通过整合广域网中分布的、动态的、异构的资源,实现充分共享和各种资源之间广泛的协同工作。这种整合不需要较高的硬件性能,可以以较低成本的单个计算机模拟超级计算机来实现巨量数据的快速计算。而与之相反的是,当前单个的计算机难以满足图形绘制用户对系统硬件越来越高的要求,所以人们就将目光转向了网格并行计算。本文针对“计算资源”共享这一问题,详细了解了基于网格体系的并行计算的相关理论及概念,并在此基础上实现了基于网格的并行绘图系统。本文首先给出了网格计算的概述,然后重点介绍了网格组件GT(Globus Tookit)体系结构及其资源管理器的运行过程及原理;接着介绍了基于网格的并行计算的分类、并行编程采用的模型及Java多线程技术、并行计算的体系结构及其优势;最后详细分析基于网格的作业分割模型GJS(Grid-based Job Submittion)以及系统需要绘制的两个分形图的定义,为系统的设计和实现提供了理论支持。在了解了网格并行计算的关键技术和组件之后,文章采用GJS模型设计实现了基于GT4并行绘图系统,其中包括单机绘图模块、并行绘图模块、设置系统参数模块和运行数据统计模块。单机绘图模块是直接利用本地计算机计算MandelBrot集和Julia集,并根据计算得出的数据绘制图形;并行绘图模块则利用网格环境绘制图形,具体过程如下:首先将计算任务分解,然后利用GT组件的Gram调度器将并行计算任务提交到网格服务中心,接着网格服务中心会根据网格环境中的多个计算机节点的概况下发计算任务,最后当检测到所有节点的计算任务全部完成后回收MandelBrot集和Julia集的计算数据,并根据这些绘制图形;设置系统参数模块则通过设置MandelBrot集和Julia集的图形绘制区域,控制计算任务大小;运行数据统计模块主要是显示单机以及并行绘制图形所需的时间。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 主要研究内容  12
  1.4 论文的组织结构  12-14
第二章 相关技术介绍  14-28
  2.1 网格计算概述  14-16
    2.1.1 网格的概念  15
    2.1.2 网格的特点  15-16
  2.2 网格组件GLOBUS 工具包  16-23
    2.2.1 Web 服务资源框架WSRF  16-18
    2.2.2 GT 功能模块  18-20
    2.2.3 GT 资源管理(GRAM)  20-23
  2.3 并行编程模型  23-26
  2.4 网格并行计算的优势  26
  2.5 基于网格的用户自定义任务分割执行模型(GJS)  26-27
  2.6 小结  27-28
第三章 基于GT4 并行绘图系统的设计  28-36
  3.1 系统总体架构  28-29
  3.2 主要模块设计  29-35
    3.2.1 运行主界面  29
    3.2.2 单机模块  29-31
    3.2.3 并行模块  31-33
    3.2.4 设置参数模块  33-34
    3.2.5 数据统计模块  34-35
  3.3 小结  35-36
第四章 基于GT4 并行绘图系统的实现  36-62
  4.1 网格平台的搭建  36-38
    4.1.1 系统开发平台选择  36
    4.1.2 系统开发平台的搭建过程  36-38
  4.2 分形图的定义  38-40
    4.2.1 曼德勃罗特集(Mandelbrot)  38-39
    4.2.2 Julia 集  39-40
  4.3 数据结构和类的定义  40-41
  4.4 主要模块的实现  41-60
    4.4.1 主界面  41-46
    4.4.2 单机模块  46-50
    4.4.3 并行模块  50-55
    4.4.4 设置参数模块  55-59
    4.4.5 数据统计模块  59-60
  4.5 小结  60-62
第五章 测试与分析  62-68
  5.1 测试环境  62-63
    5.1.1 硬件环境  62
    5.1.2 软件环境  62-63
    5.1.3 拓扑结构  63
  5.2 性能测试与分析  63-67
    5.2.1 MandelBrot 集  63-65
    5.2.2 Julia 集  65-67
  5.3 小结  67-68
第六章 结束语  68-70
  6.1 全文总结  68
  6.2 进一步的工作  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-73
附录  73-78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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