MPI分形图像高精度绘制程序和PC端Mandelbrot-Julia分形集预览程序

集群端程序：Linux + MPI + C++。 Windows + dotNET + C#。更详细情况可以参见我的相册

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MPI程序在集群上8台结点机输出4096×4096分辨率BMP图像时，达到了最大7.31的稳定加速比，达到预期目的。而且随着画布尺寸的增加，拆分块数的相应适当增加，相信加速比还有提高的余地。程序在8192×8192分辨率BMP恶事，65进程，8结点机情况下，一度达到了7.33的加速比，由于运行时间较长，只计算了一次，不列为稳定的数据。

程序功能设计上已经达到预期全部功能和指标：

基本功能：

①支持MPI并行计算；

②任务日志文件的输出；

③支持高阶（三阶、四阶、五阶）Mandelbrot集和Julia集的生成。

④自动批量无人值守处理任务。

⑤PC端程序支持多线程并行计算，能够充分发挥多核处理器的全部性能，默认最大支持128线程。

创新元素：

①  颜色表的颜色由正弦函数控制，变化柔和。

②  高精度浮点和低精度浮点运算根据需要自动切换。

③  颜色调配更加复杂，产生图像的颜色和形状更加多样化。

④  支持ini型参数文件的输出和读取，使得分形图像具有便携性（一个参数文件不到1KB）且不用担心图像精度问题。

⑤  优化了原算法的颜色生成函数，使得生成颜色所需时间是原来的十分之一。

⑥  优化了PC端程序的随机颜色功能，以前的随机只是改变一个100以内的自然数，现在外加4个颜色控制参数也一起随机生成，使得颜色变化更加丰富，而省去了手动调整。

⑦  优化了PC端“颜色更新”功能：形状控制参数不变时，收敛速度不用重复计算，省去了大部分计算时间，直接用旧的收敛速度生成新图片。可以节省50%到95%的计算时间。

⑧  为MPI程序增加背景线程。最初版本没有这个，后来版本有了背景线程，假设有八台结点机，第一台结点机只有八分之一的几率是“短板”，只要不是短板，就不会阻塞其他结点机。所以大多数情况下，背景线程提高了计算速度。

⑨  改进算法，传输收敛速度，而不是传输颜色。用16bit short型，节省一半的数据传输量。

⑩  支持任意画布尺寸（除非内存限制），消除了2ⁿ的画布宽度限制，因为计算时程序会自动填补画布到2ⁿ大小，输出图像时再去掉多余部分。

本文的MPI设计思想对其他领域中可以分块生成图像的任务有一定指导作用。

 

以下图片由PC端预览程序。同时输出了参数文件，可以用集群端程序读取参数文件生成高精度图片。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

下图是程序界面截图