《電子技術(shù)應(yīng)用》
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MATLAB并行計(jì)算:讓高性能計(jì)算資源的利用更加高效

2009-04-23
作者:余 蓮

??? 提起The MathWorks公司,中國的工程師和科學(xué)家都不會(huì)感到陌生,而MATLAB和 Simulink更是廣大工程師和科學(xué)家日常工作所離不開的得力工具之一。成立于1984年的The MathWorks公司顯然算不上歷史悠久,然而僅僅這二十多年的時(shí)間,它卻迅速走進(jìn)了工程師和科學(xué)家的日常“工具箱”,并發(fā)展成為世界領(lǐng)先的科學(xué)計(jì)算和基于模型設(shè)計(jì)的軟件供應(yīng)商的領(lǐng)導(dǎo)者。
?? ?從統(tǒng)計(jì)數(shù)字看,The MathWorks公司的客戶已經(jīng)覆蓋世界各大洲一百多個(gè)國家超過1 000 000名頂級工程師、科學(xué)家、數(shù)學(xué)家和研發(fā)人員,他們工作在世界上最先進(jìn)的技術(shù)公司、政府實(shí)驗(yàn)室、金融機(jī)構(gòu)以及3 500所大學(xué)。龐大的精英用戶群體將MATLAB和Simulink應(yīng)用于不同行業(yè),包括汽車、航空航天、無線通信和數(shù)字通信、政府研發(fā)、過程工業(yè)、電子系統(tǒng)、生物技術(shù)、制藥業(yè)、金融分析、地球與星球科學(xué)、儀器儀表制造和能源開發(fā)等。
??? 《電子技術(shù)應(yīng)用》作為大量電子技術(shù)應(yīng)用工程師交流研究成果的專業(yè)性平臺,對于MATLAB自然不會(huì)陌生,MATLAB為《電子技術(shù)應(yīng)用》許多作者的研究成果提供了根本性的支撐和幫助。本刊記者應(yīng)邀參加了The MathWorks公司于2008年12月5日針對最新MATLAB并行計(jì)算功能召開的媒體見面會(huì)。在本次見面會(huì)上,The MathWorks公司MATLAB產(chǎn)品市場總監(jiān)Lisa Kempler女士向與會(huì)記者介紹了The MathWorks公司科學(xué)計(jì)算平臺MATLAB對于應(yīng)用程序并行化所提供的不同層面的支持,以及新推出的2008b版本中MATLAB的新增特性,詮釋了其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和前景。

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The MathWorks公司MATLAB產(chǎn)品市場總監(jiān)Lisa Kempler女士


??? MATLAB并行計(jì)算功能的出現(xiàn)是由并行計(jì)算平臺的發(fā)展而帶動(dòng)的,同時(shí)又是以滿足用戶更高的應(yīng)用需求為目標(biāo)的。Lisa Kempler女士介紹了一份IDC公司對高性能計(jì)算領(lǐng)域進(jìn)行調(diào)查的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):(1)100%的人在購買新的電腦時(shí)都會(huì)考慮購買多核計(jì)算機(jī);(2)超過50%的人抱怨當(dāng)前需要完成的計(jì)算量超過了當(dāng)前臺式電腦的運(yùn)算能力;(3)在過去5年中已經(jīng)購買了集群的公司中超過80%的公司認(rèn)為他們的集群還需要擴(kuò)大;(4)大約有55%的集群在未來2年內(nèi)將要擴(kuò)大其規(guī)模。這些需求主要是由規(guī)模越來越大的計(jì)算問題和數(shù)據(jù)量引起的。
??? IDC高性能計(jì)算(HPC)分析師吳杰稱:“雖然HPC業(yè)務(wù)在硬件方面的收入在2007年達(dá)到了115億美元的歷史最高水平,但該領(lǐng)域的軟件開發(fā)依然是阻礙這一先進(jìn)硬件設(shè)備進(jìn)一步推廣的重要因素?!?BR>??? 事實(shí)上,多核計(jì)算平臺已經(jīng)迅速走到了工程師的辦公桌上。同時(shí),越來越多的計(jì)算集群、網(wǎng)格和云可以為人們提供動(dòng)態(tài)的大規(guī)模計(jì)算資源,但在這些計(jì)算平臺上卻沒有真正成熟的、能夠提供高性能計(jì)算的軟件環(huán)境。Lisa Kempler女士介紹說,歐洲最大的一家提供網(wǎng)格計(jì)算資源的公司EGEE的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,在他們的用戶中超過50%的人經(jīng)常使用MATLAB,但只能在單機(jī)上,而不是在網(wǎng)格上,他們迫切需要能夠在網(wǎng)格上使用的MATLAB。因此The MathWorks公司與EGEE展開合作,以實(shí)現(xiàn)MATLAB的并行化處理。
??? The MathWorks的最新MATLAB并行計(jì)算功能,通過各種工具箱和新型的并行化語言結(jié)構(gòu)(如parfor和spmd)為用戶編寫并行化程序提供了不同層面的支持。針對不同計(jì)算平臺的計(jì)算工具箱包括:用于單機(jī)多核(最多4核)環(huán)境的并行計(jì)算工具箱(Parallel Computing ToolboxTM),以及在集群環(huán)境中實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算的分布式計(jì)算服務(wù)器(MATLAB Distributed Computing ServerTM)。
??? MATLAB并行計(jì)算功能的成功應(yīng)用取決于它的三個(gè)基本特性:易于使用、易于擴(kuò)展以及易于部署。
?? ?易于使用的特點(diǎn)使得用戶在以前版本的MATLAB上實(shí)現(xiàn)的一些算法不需要做任何代碼修改或只需做少量修改即可在并行計(jì)算平臺上實(shí)現(xiàn)并行處理。易于擴(kuò)展的特性在EGEE超過250臺高性能計(jì)算機(jī)、有超過72 000個(gè)CPU同時(shí)工作、供7 500人使用的網(wǎng)格計(jì)算平臺上得到了很好的體現(xiàn)。易于部署的特性則使得用MATLAB編寫的算法可以在沒有安裝MATLAB的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行,從而使用戶可以節(jié)省購買更多License的費(fèi)用。
?? ?MATLAB并行計(jì)算功能的應(yīng)用將使得更多的工程師和科學(xué)家能夠更有效地利用高性能計(jì)算資源。

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