《電子技術應用》
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MATLAB并行計算:讓高性能計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家都不會感到陌生,而MATLAB和 Simulink更是廣大工程師和科學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間,它卻迅速走進了工程師和科學家的日常“工具箱”,并發展成為世界領先的科學計算和基于模型設計的軟件供應商的領導者。
?? ?從統計數字看,The MathWorks公司的客戶已經覆蓋世界各大洲一百多個國家超過1 000 000名頂級工程師、科學家、數學家和研發人員,他們工作在世界上最先進的技術公司、政府實驗室、金融機構以及3 500所大學。龐大的精英用戶群體將MATLAB和Simulink應用于不同行業,包括汽車、航空航天、無線通信和數字通信、政府研發、過程工業、電子系統、生物技術、制藥業、金融分析、地球與星球科學、儀器儀表制造和能源開發等。
??? 《電子技術應用》作為大量電子技術應用工程師交流研究成果的專業性平臺,對于MATLAB自然不會陌生,MATLAB為《電子技術應用》許多作者的研究成果提供了根本性的支撐和幫助。本刊記者應邀參加了The MathWorks公司于2008年12月5日針對最新MATLAB并行計算功能召開的媒體見面會。在本次見面會上,The MathWorks公司MATLAB產品市場總監Lisa Kempler女士向與會記者介紹了The MathWorks公司科學計算平臺MATLAB對于應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,詮釋了其廣泛的應用領域和前景。

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The MathWorks公司MATLAB產品市場總監Lisa Kempler女士


??? MATLAB并行計算功能的出現是由并行計算平臺的發展而帶動的,同時又是以滿足用戶更高的應用需求為目標的。Lisa Kempler女士介紹了一份IDC公司對高性能計算領域進行調查的統計數據:(1)100%的人在購買新的電腦時都會考慮購買多核計算機;(2)超過50%的人抱怨當前需要完成的計算量超過了當前臺式電腦的運算能力;(3)在過去5年中已經購買了集群的公司中超過80%的公司認為他們的集群還需要擴大;(4)大約有55%的集群在未來2年內將要擴大其規模。這些需求主要是由規模越來越大的計算問題和數據量引起的。
??? IDC高性能計算(HPC)分析師吳杰稱:“雖然HPC業務在硬件方面的收入在2007年達到了115億美元的歷史最高水平,但該領域的軟件開發依然是阻礙這一先進硬件設備進一步推廣的重要因素。”
??? 事實上,多核計算平臺已經迅速走到了工程師的辦公桌上。同時,越來越多的計算集群、網格和云可以為人們提供動態的大規模計算資源,但在這些計算平臺上卻沒有真正成熟的、能夠提供高性能計算的軟件環境。Lisa Kempler女士介紹說,歐洲最大的一家提供網格計算資源的公司EGEE的調查統計數據表明,在他們的用戶中超過50%的人經常使用MATLAB,但只能在單機上,而不是在網格上,他們迫切需要能夠在網格上使用的MATLAB。因此The MathWorks公司與EGEE展開合作,以實現MATLAB的并行化處理。
??? The MathWorks的最新MATLAB并行計算功能,通過各種工具箱和新型的并行化語言結構(如parfor和spmd)為用戶編寫并行化程序提供了不同層面的支持。針對不同計算平臺的計算工具箱包括:用于單機多核(最多4核)環境的并行計算工具箱(Parallel Computing ToolboxTM),以及在集群環境中實現并行計算的分布式計算服務器(MATLAB Distributed Computing ServerTM)。
??? MATLAB并行計算功能的成功應用取決于它的三個基本特性:易于使用、易于擴展以及易于部署。
?? ?易于使用的特點使得用戶在以前版本的MATLAB上實現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算平臺上實現并行處理。易于擴展的特性在EGEE超過250臺高性能計算機、有超過72 000個CPU同時工作、供7 500人使用的網格計算平臺上得到了很好的體現。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的計算機上運行,從而使用戶可以節省購買更多License的費用。
?? ?MATLAB并行計算功能的應用將使得更多的工程師和科學家能夠更有效地利用高性能計算資源。

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