基于openmp的并行程序设计开题报告

 2021-08-08 10:48:04

1. 研究目的与意义

随着计算机技术的不断发展,计算机的应用范围越来越广,处理问题的规模也越来越大。许多问题解决需要耗费大量的机时,因此对计算机运算速度的要求越来越高。而传统的基于单核的程序已经不能满足需求,对于电脑多核的cpu,充分利用硬件资源显得非常重要,并行程序设计的研究显然变得十分必要,基于openmp的并行程序设计这一课题因此变得比较重要。

2. 国内外研究现状分析

基于openmp的并行程序设计已经在多个领域发挥了其不可替代的作用,在计算流体力学,凝固模拟软件性能的提升,3维粒子模拟,动态负载均衡技术,气象科研领域,图像处理等各个科研领域显现出了其优越性能和发展前途。

2011年多核世博会即将召开,多核技术会议和博览会的主要目的是确定新出现的设计师面临的挑战,提出可行的解决方案或审查实际的设计,并帮助他们继续工程教育的嵌入式系统设计。在同一地点与嵌入式系统大会上,本次会议的议程相当有趣,有多核调试,多核架构,并行技术,软件设计等条目。

3. 研究的基本内容与计划

由于FASTA和BLAST都是基于单核的程序,为了更快的进行序列比对,也为了充分利用和节约计算硬件资源,我们有了基于openmp修改生物信息学中常用的多序列比对算法这一课题研究。通过openmp修改FASTA和BLAST程序来改善序列比对使用的时间。由于涉及的内容和知识面比较广,我们需要花费大量的时间来熟悉openmp多核编程和生物序列的比对方式和过程,接下来就是对FASTA或者BLAST算法程序的解读,熟悉程序的功能和执行过程,以便能够在下一步工作中更快更好的对程序进行修改,使之能够进行充分利用多核cpu的资源,进行多核运算,加快序列比对时间。最后进行调试,改进,使程序驱渐完美。

4. 研究创新点

基于openmp的并行程序设计大大有效利用了计算机的硬件资源,让多核cpu不至于闲置,成为摆设,更是加快了程序的执行时间,减少因为时间复杂度带来的系统问题,由于生物序列比对非常的复杂,在比对算法改进后,能过大量减少比对时间,节省人力和物力,以便投入其他研究中去。在计算机已经走入cpu多核的年代,所有的程序都应该在基于多核的基础上开发出来,用于各个科研领域,不光是物理学,数学,生物学。目前对多序列比对的研究还在不断前进中,现有的大多数算法都基于渐进的比对的思想,在序列两两比对的基础上逐步优化多序列比对的结果。进行多序列比对后可以对比对结果进行进一步处理,例如构建序列模式的profile,将序列聚类构建分子进化树等等。

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