高性能计算中的亚式期权蒙特卡罗加速方法

研究蒙特卡罗控制变量方法在CPU(central processing unit)集群和GPU(graphic processing unit)计算环境中的实现问题.以离散取样的随机波动率下的算术平均亚式期权为例,选取合适的控制变量,分别研究了在CPU集群和GPU计算中算法与硬件并行加速两者的运算效率,并讨论了模型参数的变化对计算结果的影响.数值试验表明采用算法与硬件加速相结合的方法可以极大提高计算效率、缩短运算时间.     

基于GPU的B-S模型下改进的Crank Nicolson算法

针对Black-Scholes模型及其公式特点进行了理论分析与数学处理,给出了优化的Crank-Nicolson算法,提高了实际期权交易效率.通过使用GPU作为计算平台,结合CUDA架构技术,验证改进后算法的有效性和适用性.在CPU平台下进行横向测试,验证GPU平台运行环境优势.实验表明,改进后的算法在GPU平台下运行所提升的效果显著,运算精度和效率得到提高.     

基于CUDA平台的时域有限差分算法研究

文章针对传统时域有限差分(FDTD)算法的不足,以图形加速卡为核心,通过理论分析和数值模拟,研究并实现了基于CUDA平台的FDTD并行算法。CUDA是最新的可编程多线程的通用计算GPU模型,由于FDTD算法在空间上具有天然的并行性,因此非常适合在GPU上实现并行算。文章描述了在CUDA编程模型上的FDTD算法的设计以及优化过程,并通过数值仿真实验结果证明了基于GPU的并行FDTD算法可以大大减少计算时间,基于GPU加速已成为电磁场数值计算的研究热点之一。     

基于GPU的粒子滤波并行算法

针对粒子滤波跟踪算法计算量较大,需要在跟踪准确性与计算效率之间做出妥协的问题,分析了粒子滤波算法的并行性,提出了基于图像处理单元(GPU)平台的粒子滤波并行算法.将传统粒子滤波算法与GPU有效结合起来,充分利用GPU并行运算的性能,加快粒子滤波算法的计算速度.对所提出算法的计算性能与普通串行算法进行了对比,实验结果表明该算法在不降低跟踪准确性的同时,平均每帧处理时间显著减少.     

基于矩阵运算加速的改进社区发现遗传算法

社区发现算法是复杂网络领域的重要研究工具,然而传统的社区发现遗传算法在大规模网络下存在初始种群质量不佳和运行效率低下的问题。为此,本文提出一种基于矩阵运算加速的改进社区发现遗传算法。针对初始种群质量不佳的问题,提出一种新的初始化算子,采用闭包系数有偏向地选择节点构建高质量初始社区;针对计算效率低下的问题,基于矩阵运算重构了传统社区发现遗传算法各个算子,使得算法能使用GPU加速,提升计算效率。仿真实验结果表明,在不同规模的真实网络和LFR合成网络下,本文算法既能保证良好的划分精度,又展现出较其他主流同类算法更高的计算效率。     

GPU加速数据挖掘算法的研究

分析了GPU的主要架构,在与CPU编程进行对比的同时,基于nVidia的CUDA(compute unified device ar-chitecture),改进了数据挖掘中常用的朴素贝叶斯算法,实现了GPU硬件加速.测试表明,在处理海量浮点数据的分类与排序中,利用图形处理器强大的计算能力获得了较高的实时性.改进算法易于理解和操作,对于GPU在数据挖掘领域的应用具有一定的借鉴意义.     

基于GPU的实时球面化算法

分析了球面映射算法速度过慢的原因,针对传统插值计算中普遍存在的速度与精度相互制约的问题,改进了现有的基于立体投影的半球面纹理映射模型,提出了基于GPU的球面化算法,使用CUDA并行编程实现双线性插值的并行计算。球面化实验表明该算法在保证输出精度的前提下,可获得10倍左右的加速比,显著提高了计算速度,可用于实时性较高的应用场合。     

用GPU实现基于LSM算法的美式期权定价

期权是金融领域中投资者用以进行套利和避险交易的一种衍生性金融工具.相对于CPU,GPU有着更好的并行处理能力和带宽优势,将其用于期权定价计算将极大地提高运算性能.本文以经典的美式期权定价模型的最小二乘蒙特卡洛方法为基础,提出了该算法基-GPU的一种实现.该文对一维期权合约的定价在CPU和GPU北进行了比较,来探索用GPU进行期权定价计算的优越性.测试结果表明,在保证相应的系统稳定性的前提下,针对不同的模拟次数和时间步数,GPU平台在运算性能上明显优于CPU平台.     

基于GPU的近场动力学模拟的并行化方法

针对近场动力学(PD)模型计算量庞大、计算效率低的问题,研究了基于GPU的PD建模过程的并行化方法.通过将前处理及求解过程中各物质点的计算映射到GPU的单个线程,实现模型的多线程高效并行计算.计算程序在Microsoft Visual Studio 2010集合CUDA 4.0工具包的开发环境下执行,采用CUDA C进行编写.对复合材料层压板的2种PD模型(键型PD模型和态型PD模型)的计算表明,采用GPU并行运算的模型模拟结果与试验结果吻合良好,并且相比于CPU串行计算,GPU并行计算获得了2.6~10.3倍的加速比,降低了PD模型的计算代价.     

基于GPU的矩阵求逆性能测试和分析

在CPU串行运算模式下实现大规模矩阵求逆是一个非常耗时的过程。为了解决这一问题,基于NVIDIA公司专为GPU(图形处理器)提供的CUDA(计算统一设备架构),从新的编程角度出发,利用GPU多线程并行处理技术,将矩阵求逆过程中大量的数据实现并行运算,从而获得了较大的加速比。同时,根据程序的执行结果,分析了GPU的单精度与双精度的浮点运算能力及其优、劣势。最后,通过分析数据传输时间对GPU性能的影响,总结出适合GPU的算法特征。     

FDTD后时间步信号的外推与实现

根据一小段FDTD计算的时域信号,利用GPOF方法提取出组成该信号的各个复指数函数,通过将这些复指数函数相加构造出时域的信号函数,并利用它进行外推计算,以求得信号在后时间步的响应,这样比完全采用FDTD方法计算节省了大量的处理问题的时间。采用Visual Basic与MATLAB的MatrixVB联合编程的方法,编写了外推计算的程序,并将该程序应用到U形双频天线进一步优化设计中,使天线的模拟效率提高了3~6倍。     

并行FDTD算法初步研究

1966年Yee首次提出时域有限差分（FDTD）法，在时域中对麦克斯韦方程组进行求解．目前，FDTD法已在天线分析、雷达截面计算、电磁兼容分析等众多领域得到了广泛应用．FDTD法的稳定性要求空间步长应小于波长的十分之一，而计算时间和计算所需的内存总是与网格总数成正比．由于受到计算机存储空间和计算时间的限制，许多复杂电磁问题无法用FDTD法进行模拟．为了适应日益复杂的实际应用问题，构造并行计算机采用并行算法来满足计算需求成为必然趋势,     

Z变换在PML中的应用

在完全匹配层(PML)中应用Z变换,和传统的引入PML的方法相比,得到的迭代公式的程序更方便、更简单;考虑到要模拟的时域有限差分(FDTD)计算区域的物质属性,采用了特殊的处理方法,并可运用到标准网格或非均匀网格中;数值实验验证了这种方法的有效性和吸收边界的吸收效果。     

使用Z变换FDTD法计算仿真色散媒质中电磁场

在使用FDTD法计算仿真电磁波在复杂色散媒质中的传播时，由于介电参数的复杂性往往给实现带来很大的困难，因此有必要对常规的Maxwell方程做出修改，使得FDTD迭代式能更独立于媒质函数，有利于程序通用化；基于此使用Z变换法把FDTD法应用到复杂色散媒质电磁场计算中；最后给出了一维情况下的仿真图．使用上述z变换法可以简便对于色散媒质FDTD法计算和编程．     

宽频带圆锥共形微带天线的CFDTD法分析

根据微带天线展宽频带的工作机理,基于共形时域有限差分(CFDTD)法,分别对工作在L波段和C波段的重叠贴片式和电容补偿式探针馈电圆锥共形微带天线的近远场特性做了分析. 结果表明,与普通的单贴片结构天线相比,其带宽有了明显改善. 在时域有限差分(FDTD)网格剖分时,采用了坐标系旋转的方法,以方便激励探针的建模,同时为了提高仿真的效率,引入了非均匀网格技术.     

一种节约内存的局部一维减缩时域有限差分方法

为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将三维局部一维时域有限差分法与减缩时域有限差分法相结合,从而得到三维的局部一维减缩时域有限差分法。通过仿真计算证明该方法与LOD-FDTD方法的计算结果一致,具有良好的计算稳定性。     

线电流源激励下无耗异向介质层覆盖导体圆柱的辐射特性分析

基于时域有限差分法(FDTD)分析了线电流源激励下无耗异向介质层覆盖的无限长导体圆柱的辐射特性.仿真结果表明,由于异向介质的负折射特性,导体圆柱的辐射方向性将会增强.同时,当模型具有合适的几何和电磁参数时,导体圆柱将可以实现定向辐射.     

The Application of FDTD and Micro Genetic Algorithms on the Planar Spiral Inductors

1Introduction Printedcircuitsandplanarstructurehavebeenusedwidely intherecentyears.TheRFintegratecircuitbasedonCMOS andBi CMOShasmanyadvantagesoverthosebasedonthe GaAs.AlthoughlargerlossalongwiththeSi based semiconductor,thelowcostandtheeasyintegrationwiththe digitalsignalprocessor.Theadvantagesofthewireless telecommucationsuchaslostcost,lownoise,lowdissipation andhighworkingfrequencycanberealisedbyinductors,thereforethedesignoftheinductorsareofgreatimportance forthewholestructure.Theind…     

FDTD／MoM用于耦合口径辐射的数值仿真

对屏蔽体耦合口径的辐射问题进行数值仿真时，导体盒内部结构的复杂性，以及导体盒外部近场到远场的变换是其中的难点所在．时域有限差分法（FDTD）可以处理内部结构复杂、非均匀介质的情况，而矩量法（MoM）擅长处理电大尺寸的辐射问题，因此可以把2种方法相结合来处理此问题．在导体盒内部由于结构和介质上的复杂性，使用了FDTD，在计算导体盒外部远场情况时，使用基于电场积分方程（EFIE）的MoM来变换到远场，从而解决了导体盒耦合口径的辐射问题，节省了计算机内存和计算时间．