80、适用于网格计算的新型区域分解方法

适用于网格计算的新型区域分解方法

1. 引言

网格计算环境能助力众多应用程序解决超大型问题,即便现有超级计算机也难以应对的难题,在网格系统中或许能找到解决方案。不过,高延迟是网格计算面临的关键挑战。例如在处理海量数据时,像SETI项目(SETI@home)这类应用,延迟并不会产生负面影响。但在基于偏微分方程(PDE)求解的并行科学计算领域,由于系统高度异构和高延迟,仅有少数应用能展现出计算优势。

区域分解方法是解决PDE边值问题的有效手段,尤其适合并行架构。其核心思路是将原问题分解为多个子问题,把给定区域划分为若干子区域,每个子区域的数值求解任务分配给不同处理器。然而,子区域之间通过内部接口相互耦合,处理器需在每个计算时间步沿这些接口交换数据,这会导致整体性能下降。而且,随着子区域数量无限增加,能否实现完全可扩展性仍存疑问。

传统上,图划分策略用于在并行架构上实现区域分解,旨在平衡子区域间的计算负载并最小化通信开销。但多数传统分区器已无法适应新兴的网格策略,因为它们仅考虑计算负载平衡和通信开销降低,而忽略了网格环境中数据移动成本这一关键因素。

为克服这一缺陷,已提出多种策略。例如,不平衡区域分解方法通过执行有用计算来隐藏通信延迟,并为负责向外发送消息的处理器分配较小工作量。此外,还有适用于网格计算的图分区器,如Mini - Max和PaGrid,它们尝试最小化整体CPU时间,同时减少通信。而并行版的METIS(ParMETIS)仅能处理CPU异构性。

2. 概率方法

概率方法的核心是将椭圆或抛物PDE解的概率表示与经典区域分解方法(DD)相结合,即“概率区域分解”(PDD)方法。该方法无需先求解整个边值问题,就能获得

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