白骑士的Matlab教学高级篇 3.2 并行计算
系列目录
上一篇:白骑士的Matlab教学高级篇 3.1 高级编程技术
并行计算是一种通过同时执行多个计算任务来加速程序运行的方法。在MATLAB中,并行计算工具箱(Parallel Computing Toolbox)提供了丰富的并行计算功能,使用户可以充分利用多核处理器、图形处理单元(GPU)和计算集群来提升计算效率。本节将介绍并行计算的基本概念、并行for循环(parfor)、GPU计算和集群计算。
并行计算简介
并行计算是一种计算模式,通过同时进行多个计算任务来提高计算效率。它通常应用于需要大量计算的任务,如数值模拟、大数据处理和复杂算法等。MATLAB通过并行计算工具箱,支持多种并行计算方法,使用户能够在多核处理器、GPU和集群环境中高效执行计算任务。
并行计算的优点
- 提高计算速度:通过并行执行多个任务,可以显著减少计算时间。
- 优化资源利用:充分利用多核处理器和GPU的计算能力,提升资源利用率。
- 处理大规模问题:并行计算使得处理大规模数据和复杂问题成为可能。
并行计算的挑战
- 任务划分:需要合理划分任务,以实现负载均衡,避免计算资源闲置。
- 数据依赖性:需要处理任务之间的依赖关系,避免竞争条件和数据冲突。
- 通信开销:需要考虑不同任务之间的通信开销,尽量减少数据传输时间。
并行for循环(parfor)
在MATLAB中,并行for循环(parfor)是一种常用的并行计算方式,适用于独立且可以并行执行的循环迭代。parfor与标准for循环类似,但其迭代可以在多个处理器核心上并行执行,从而加速计算。
基本语法
parfor i = 1:N% 并行执行的代码
end
示例
以下是一个使用parfor的简单示例,用于计算矩阵元素的平方和:
N = 1000000;
A = rand(N, 1); % 生成随机矩阵
sumResult = 0;parfor i = 1:NsumResult = sumResult + A(i)^2;
enddisp(sumResult);
在上述示例中,parfor循环将随机矩阵A的每个元素的平方和进行计算,分配到多个处理器核心并行执行,从而加速了计算过程。
注意事项
- 变量划分:parfor循环中的变量分为"循环变量"、"临时变量"和"切片变量"。需要注意变量的划分和使用,以确保并行计算的正确性。
- 数据依赖性:需要避免parfor循环中的数据依赖性,确保每个迭代都是独立的。
- 调试与性能优化:可以使用‘tic‘和‘toc‘函数来测量parfor循环的执行时间,并通过调整并行参数来优化性能。
GPU计算
GPU(图形处理单元)是一种专门用于图形处理和并行计算的处理器,具有强大的计算能力。在MATLAB中,用户可以使用GPU计算工具箱(Parallel Computing Toolbox)在GPU上执行计算任务,以显著加速计算。
基本用法
在MATLAB中,可以使用 ‘gpuArray‘ 函数将数据从CPU传输到GPU,并使用GPU上的函数进行计算,例如:
A = rand(1000, 1000);
B = gpuArray(A); % 将数据传输到GPU
C = B.^2; % 在GPU上进行计算
D = gather(C); % 将结果从GPU传回CPU
示例
以下是一个使用GPU计算的示例,用于计算矩阵乘法:
A = rand(1000, 1000);
B = rand(1000, 1000);A_gpu = gpuArray(A); % 将数据传输到GPU
B_gpu = gpuArray(B);
C_gpu = A_gpu * B_gpu; % 在GPU上进行矩阵乘法C = gather(C_gpu); % 将结果从GPU传回CPUdisp(C);
在上述示例中,矩阵A和B被传输到GPU进行乘法计算,然后将结果传回CPU,这样可以显著加速计算过程。
集群计算
集群计算是一种通过多个计算节点(计算机)协同工作来完成计算任务的方法。在MATLAB中,用户可以使用并行计算工具箱和MATLAB分布式计算服务器(MATLAB Distributed Computing Server)来在集群上执行计算任务。
基本概念
- 计算节点:集群中的每台计算机称为计算节点,负责执行计算任务。
- 作业调度器:用于管理和调度计算任务到各个计算节点。
- 作业与任务:在集群上提交的计算任务称为作业(job),作业中的子任务称为任务(task)。
使用步骤
- 配置集群:配置集群环境,包括安装MATLAB分布式计算服务器和设置作业调度器。
- 编写代码:编写并行计算代码,并使用‘parpool‘函数启动并行计算池。
- 提交作业:使用‘batch‘函数提交作业到集群,并监控作业执行状态。
示例
以下是一个在集群上执行并行计算的示例:
% 启动并行计算池
parpool('MyCluster', 4); % 使用4个计算节点% 提交作业
job = batch(@myFunction, 1, {inputData});% 等待作业完成
wait(job);% 获取结果
result = fetchOutputs(job);
disp(result);% 关闭并行计算池
delete(gcp('nocreate'));function output = myFunction(input)% 用户定义的计算函数output = input.^2;
end
在上述示例中,‘parpool‘ 函数启动了一个并行计算池,‘batch‘ 函数提交了一个并行计算作业,‘wait‘ 函数等待作业完成,‘fetchOutputs‘ 函数获取作业结果。整个计算过程在集群上并行执行,从而提高计算效率。
总结
通过并行计算,MATLAB用户可以显著提高计算效率,充分利用多核处理器、GPU和计算集群的强大计算能力。并行for循环(parfor)、GPU计算和集群计算是MATLAB中常用的并行计算方法,掌握这些技术可以帮助用户高效地解决复杂计算问题。在实际应用中,根据具体需求选择合适的并行计算方法,可以显著提升MATLAB程序的性能和运行效率。
下一篇:白骑士的Matlab教学高级篇 3.3 工具箱与扩展
相关文章:
白骑士的Matlab教学高级篇 3.2 并行计算
系列目录 上一篇:白骑士的Matlab教学高级篇 3.1 高级编程技术 并行计算是一种通过同时执行多个计算任务来加速程序运行的方法。在MATLAB中,并行计算工具箱(Parallel Computing Toolbox)提供了丰富的并行计算功能,使用…...
JS中【解构赋值】知识点解读
解构赋值(Destructuring Assignment)是 JavaScript 中一种从数组或对象中提取数据的简便方法,可以将其赋值给变量。这种语法可以让代码更加简洁、清晰。下面我会详细讲解解构赋值的相关知识点。 1. 数组解构赋值 数组解构赋值允许你通过位置…...

【Pyspark-驯化】一文搞懂Pyspark中对json数据处理使用技巧:get_json_object
【Pyspark-驯化】一文搞懂Pyspark中对json数据处理使用技巧:get_json_object 本次修炼方法请往下查看 🌈 欢迎莅临我的个人主页 👈这里是我工作、学习、实践 IT领域、真诚分享 踩坑集合,智慧小天地! 🎇 …...

第10章 无持久存储的文件系统 (1)
目录 前言 10.1 proc文件系统 10.1.1 /proc 内容 本专栏文章将有70篇左右,欢迎关注,查看后续文章。 前言 即存在于内存中的文件系统。如: proc: sysfs: 即/sys目录。 内容不一定是ASCII文本,可能是二进…...

如何把命令行创建python虚拟环境与pycharm项目管理更好地结合起来
1. 问题的提出 我在linux或windows下的某个目录如“X”下使用命令行的方式创建了一个python虚拟环境(参考文章),对应的目录为myvenv, 现在我想使用pycharm创建python项目myproject,并且利用虚拟环境myvenv,怎么办&…...
keepalived+lvs高可用负载均衡集群配置方案
配置方案 一、配置主备节点1. 在主备节点上安装软件2. 编写配置文件3. 启动keepalived服务 二、配置web服务器1. 安装并启动http服务2. 编写主页面3.配置虚拟地址4. 配置ARP 三、测试 服务器IP: 主负载均衡服务器 master 192.168.152.71备负载均衡服务器 backup 192…...

Azure OpenAI Swagger Validation Failure with APIM
题意:Azure OpenAI Swagger 验证失败与 APIM 问题背景: Im converting the Swagger for Azure OpenAI API Version 2023-07-01-preview from json to yaml 我正在将 Azure OpenAI API 版本 2023-07-01-preview 的 Swagger 从 JSON 转换为 YAML。 My S…...

haproxy高级功能配置
介绍HAProxy高级配置及实用案例 一.基于cookie会话保持 cookie value:为当前server指定cookie值,实现基于cookie的会话黏性,相对于基于 source 地址hash 调度算法对客户端的粒度更精准,但同时也加大了haproxy负载,目前此模式使用…...

XXL-JOB分布式定时任务框架快速入门
文章目录 前言定时任务分布式任务调度 1、XXL-JOB介绍1.1 XXL-JOB概述1.2 XXL-JOB特性1.3 整体架构 2、XXL-JOB任务中心环境搭建2.1 XXL-JOB源码下载2.2 IDEA导入xxljob工程2.3 初始化数据库2.4 Docker安装任务管理中心 3、XXL-JOB任务注册测试3.1 引入xxl-job核心依赖3.2 配置…...

直流电机及其驱动
直流电机是一种将电能转换为机械能的装置,有两个电极,当电极正接时,电机正转,当电极反接时,电机反转。 直流电机属于大功率器件,GPIO口无法直接驱动,需要配合电机驱动电路来操作 TB6612是一款双…...
Java-判断一个字符串是否为有效的JSON字符串
在 Java 中判断一个字符串是否为有效的 JSON 字符串,可以使用不同的库来进行验证。常见的库 包括 org.json、com.google.gson 和 com.alibaba.fastjson 等。这里我将展示如何使用 com.alibaba.fastjson 库来实现一个简单的工具类,用于判断给定的字符串…...
FPGA开发板的基本知识及应用
FPGA开发板是一种专门设计用于开发和测试现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)的硬件平台。FPGA是一种高度可配置的集成电路,能够在制造后被编程以执行各种数字逻辑功能。FPGA开发板通常包含一个FPGA芯片以及一系列支持电路和接口,以便…...

JVM知识总结(性能调优)
文章收录在网站:http://hardyfish.top/ 文章收录在网站:http://hardyfish.top/ 文章收录在网站:http://hardyfish.top/ 文章收录在网站:http://hardyfish.top/ 性能调优 何时进行JVM调优? 遇到以下情况,…...

基于Ascend C的Matmul算子性能优化最佳实践
矩阵乘法是深度学习计算中的基础操作,对于提升模型训练和推理速度至关重要。昇腾AI处理器是一款专门面向AI领域的AI加速器,其AI Core采用达芬奇架构,以高性能Cube计算引擎为基础,针对矩阵运算进行加速,可大幅提高单位面…...

SQL注入之EVAL长度限制突破技巧
要求: PHP Eval函数参数限制在16个字符的情况下 ,如何拿到Webshell? widows小皮环境搭建: 使用phpstudy搭建一个网站。 随后在该eval文件夹下创建一个webshell.php文件,并在其输入代码环境 解题思路: 通…...
稀疏注意力:时间序列预测的局部性和Transformer的存储瓶颈
时间序列预测是许多领域的重要问题,包括对太阳能发电厂发电量、电力消耗和交通拥堵情况的预测。在本文中,提出用Transformer来解决这类预测问题。虽然在我们的初步研究中对其性能印象深刻,但发现了它的两个主要缺点:(1)位置不可知性:规范Tran…...

详谈系统中的环境变量
目录 前言1. 指令背后的本质2. 环境变量背后的本质3. 环境变量到底是什么4. 命令行参数5. 本地变量 与 内置命令6. 环境变量的相关命令 前言 相信在 it 行业学习或者工作的小伙伴们,基本都配置过环境变量(windows环境下),如果你也…...

RAG与LLM原理及实践(11)--- Milvus hybrid search 源码分析及思想
目录 背景 hybrid search 源码分析 WeightedRanker 源码 hybrid search 核心 参数详解 基本入参 扩展入参 aysnc方式代码调用案例 说明 源码逻辑 prepare 调用过程 stub 调用结果 stub 调用过程 blocking 与 async 调用方式 深入内部core weightedRanker 的ch…...

JavaScript模拟空调效果
JavaScript模拟空调效果https://www.bootstrapmb.com/item/15074 在JavaScript中模拟空调效果主要依赖于前端界面的交互和状态变化,因为实际的温度调节、风扇速度调整等硬件操作无法直接通过JavaScript在浏览器中实现。不过,我们可以通过JavaScript来模…...
14.2 Pandas数据处理
欢迎来到我的博客,很高兴能够在这里和您见面!欢迎订阅相关专栏: 工💗重💗hao💗:野老杂谈 ⭐️ 全网最全IT互联网公司面试宝典:收集整理全网各大IT互联网公司技术、项目、HR面试真题. ⭐️ AIGC时代的创新与未来:详细讲解AIGC的概念、核心技术、应用领域等内容。 ⭐…...

《Qt C++ 与 OpenCV:解锁视频播放程序设计的奥秘》
引言:探索视频播放程序设计之旅 在当今数字化时代,多媒体应用已渗透到我们生活的方方面面,从日常的视频娱乐到专业的视频监控、视频会议系统,视频播放程序作为多媒体应用的核心组成部分,扮演着至关重要的角色。无论是在个人电脑、移动设备还是智能电视等平台上,用户都期望…...

Mybatis逆向工程,动态创建实体类、条件扩展类、Mapper接口、Mapper.xml映射文件
今天呢,博主的学习进度也是步入了Java Mybatis 框架,目前正在逐步杨帆旗航。 那么接下来就给大家出一期有关 Mybatis 逆向工程的教学,希望能对大家有所帮助,也特别欢迎大家指点不足之处,小生很乐意接受正确的建议&…...

Linux相关概念和易错知识点(42)(TCP的连接管理、可靠性、面临复杂网络的处理)
目录 1.TCP的连接管理机制(1)三次握手①握手过程②对握手过程的理解 (2)四次挥手(3)握手和挥手的触发(4)状态切换①挥手过程中状态的切换②握手过程中状态的切换 2.TCP的可靠性&…...

屋顶变身“发电站” ,中天合创屋面分布式光伏发电项目顺利并网!
5月28日,中天合创屋面分布式光伏发电项目顺利并网发电,该项目位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗,项目利用中天合创聚乙烯、聚丙烯仓库屋面作为场地建设光伏电站,总装机容量为9.96MWp。 项目投运后,每年可节约标煤3670…...

【配置 YOLOX 用于按目录分类的图片数据集】
现在的图标点选越来越多,如何一步解决,采用 YOLOX 目标检测模式则可以轻松解决 要在 YOLOX 中使用按目录分类的图片数据集(每个目录代表一个类别,目录下是该类别的所有图片),你需要进行以下配置步骤&#x…...

Ascend NPU上适配Step-Audio模型
1 概述 1.1 简述 Step-Audio 是业界首个集语音理解与生成控制一体化的产品级开源实时语音对话系统,支持多语言对话(如 中文,英文,日语),语音情感(如 开心,悲伤)&#x…...

使用 SymPy 进行向量和矩阵的高级操作
在科学计算和工程领域,向量和矩阵操作是解决问题的核心技能之一。Python 的 SymPy 库提供了强大的符号计算功能,能够高效地处理向量和矩阵的各种操作。本文将深入探讨如何使用 SymPy 进行向量和矩阵的创建、合并以及维度拓展等操作,并通过具体…...

SiFli 52把Imagie图片,Font字体资源放在指定位置,编译成指定img.bin和font.bin的问题
分区配置 (ptab.json) img 属性介绍: img 属性指定分区存放的 image 名称,指定的 image 名称必须是当前工程生成的 binary 。 如果 binary 有多个文件,则以 proj_name:binary_name 格式指定文件名, proj_name 为工程 名&…...

给网站添加live2d看板娘
给网站添加live2d看板娘 参考文献: stevenjoezhang/live2d-widget: 把萌萌哒的看板娘抱回家 (ノ≧∇≦)ノ | Live2D widget for web platformEikanya/Live2d-model: Live2d model collectionzenghongtu/live2d-model-assets 前言 网站环境如下,文章也主…...

Axure 下拉框联动
实现选省、选完省之后选对应省份下的市区...