[发明专利]一种并行网格处理器自适应分配方法和系统

说明书

本发明公开了一种并行网格处理器自适应分配方法和系统。该方法求取处理器总数的素数，并确定并行网格模型各方向的边长；将最大素数分配给当前具有最大边长的方向，然后将当前最大边长除以所分配的最大素数，并将结果与其它边长进行比较，再将第二大素数分配给其中最大边长的方向，如此类推直至所有素数分配完毕；然后对各方向下的素数分别求和，获得的和为各方向应当分配的处理器个数；最后按照各方向应当分配的处理器个数分配处理器，以便执行网格运算。本发明能够提高处理器分配的均衡性、合理性，减少网格各方向的数据交换量，有效改善并行网格模型的计算效率。

技术领域

本发明涉及计算机数据处理技术，尤其涉及一种并行网格处理器自适应分配方法和系统。

背景技术

格子Boltzmann方法(LBM)，是一种介于流体的微观分子动力学模型和宏观连续模型之间的介观模型，兼具二者的优点。该方法具有显著的计算优势，其介观背景使得流体内部的相互作用以及流体与固体之间的相互作用在LBM中可以方便地描述，因此能够在多组分、多相流以及渗流、气固两相流、流-固耦合等方面得到广泛的应用。而且，由于不受连续介质假设的限制，因此在不适用微尺度流动与传热等连续方法的问题研究中也具有良好的应用前景。

格子Boltzmann模型计算量大，为了实现并行计算，通常需要将模型较均衡地分配到多个处理器上，实现较为高效的模型计算过程。目前，格子Boltzmann模型并行网格处理器分配方式有两种：手动分配方法和轮盘分配方法。这两种方法各自具有一定的弊端。

手动分配方法的分配比较均衡，但过程繁琐，适应性差，一旦计算过程中处理器损坏或换计算机进行运算，都需要重新分析计算处理器的分配方式。

轮盘分配方法步骤如下(引自Sartaj Sahni著的《数据结构、算法与应用——C++语言描述》)：

根据计算机处理器总数计算素数表；

按边长大小，依次将素数从大到小的顺序分配给各边长；

分配多轮次直至素数分配完毕；

将每个边长下的素数加和，即为每个边长分配的处理器个数。

轮盘分配方法的适应性强，但是分配不均衡，尤其是降低格子Boltzmann模型的计算效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新的并行网格处理器自适应分配方法和系统，用以保证网格运算中处理器分配的均匀性和合理性。

本发明提供的并行网格处理器自适应分配方法，其核心内容为：

求取处理器总数的素数，并确定并行网格模型各方向的边长；将最大素数分配给当前具有最大边长的方向，然后将当前最大边长除以所分配的最大素数，并将结果与其它边长进行比较，再将第二大素数分配给其中最大边长的方向，如此类推直至所有素数分配完毕；然后对各方向下的素数分别求和，获得的和为各方向应当分配的处理器个数；最后按照各方向应当分配的处理器个数分配处理器，以便执行网格运算。

具体地，根据本发明的实施例，上述并行网格处理器自适应分配方法可以包括以下步骤：

S110，求取处理器总数的素数P_i，i＝1...n，n为素数个数；

S120，确定并行网格模型各方向的边长L_j，j＝1...m，m为方向个数；

S130，判断当前L_j，j＝1...m中的最大值L_max，将当前还未分配的最大素数P_max分配给具有最大值L_max的方向；

S140，判断是否还有未分配的素数：