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近年来,随着高性能计算(High Performance Computing)硬件平台的不断提升,面向高性能的应用越来越广泛,传统的并行编程环境工具已经不能满足高性能应用日益增长的需求。面对并行软件开发环境处于相对滞后的状态,如何针对高性能计算机的硬件体系结构以及高性能计算用户的特点,提供良好的高性能计算编程环境,提高并行编程效率,一直是高性能计算领域的研究热点之一。 通过对结构化并行编程领域的研究,本文采用抽象技术提升并行编程的粒度,设计实现了一个能够达到不同程度隐式并行的结构化并行编程原型系统。论文的主要工作有: (1) 系统地分析和研究了结构化并行编程的不同实现技术,提出了以并行模式为基础的结构化并行编程的概念;从并行模式语言的观点整理出了各种结构化编程系统在不同的开发层面所表现的典型设计模式。 (2) 设计了基于并行模式和主流软件开发技术的通用并行模式化编程环境USPE(Universal Skeleton-oriented Parallel Programming Environment)系统,该模型系统尽可能融合前沿软件开发技术,致力于构造具有高可扩展性和开放性的集成化并行编程环境。 (3) 结合开源开发工具平台ECLIPSE和并行编程标准MPI开发环境,依托ECLIPSE丰富的开发工具插件及其良好的平台可扩展性,开发了具有图形化交互设计接口和基于面向对象并行设计模式框架的集成化并行编程原型系统EMPI,作为对并行模式化编程研究的实践性尝试和USPE模型系统的具体实现。 从软件体系结构的角度研究并行编程环境,不仅要考虑对主流硬件计算平台的适用性,更需要关注并行编程领域不同开发工具间的整合集成及编程效率问题。本文的研究思路和方法主要是对所研究内容,分析其技术特点、架构框架及不同系统间的整合重用,探讨其实现技术的利弊及发展趋势,以期能对结构化的并行编程环境做出一些有益的启示。