面向大数据应用的多层次混合式并行方法

基于很多大数据应用存在对数据进行多种并行处理的需求, 提出两层混合式并行方法, 即执行单元的混合并行和计算模型的混合并行. 通过在同一个计算节点上执行单元的混合并行, 充分挖掘基础设施的计算能力, 从而提高数据处理性能; 采用在同一个执行引擎中集成多个计算模型的并行方法, 以适合应用多样异质处理模式. 不同的混合并行方法可以契合不同的数据和计算特点, 以满足不同的并行目标. 介绍了混合式并行方法的基本思想, 并以前期开发的并行编程模型BSPCloud为基础, 阐述了进程和线程混合并行、BSP和MapReduce混合并行的主要实现机制.     

Java中实现线程同步的方法

Java 语言提供了多线程编程技术,利用 Java 语言可以方便地实现多任务并行工作的功能。但是,由于线程会导致程序的异步行为,因此,有必要提供一种方法在需要时实现同步。通常是在被调用的方法前加上 Synchronized 关键字,就可以阻止其他线程竞用,直到一个线程执行完动作为止。从而避免了线程在运行时所产生的混乱状态,使其有序运行,实现线程同步。     

基于OpenMP的多核系统并行程序设计方法研究

随着多核处理器被广泛的应用于桌面系统,如何充分利用多核处理器的计算能力,挖掘应用程序的并行性,以充分发挥多核系统的强大计算能力,成为近几年国内外计算机领域研究的热点,多核系统并行程序设计也成为所有专业软件开发人员必须了解和掌握的一项技术.本文阐述了一种以OpenMP为基础的多核并行程序设计方法,研究并提出了两种符合多核系统并行程序设计特征的编程模式:条件同步模式和线程分组竞争模式.实验证明这些方法简单高效.     

注射模冷却过程模拟的并行算法

根据边界元方法形成的系数矩阵的形态特点和计算机多核技术,提出了利用异步IO线程实现的矩阵并行生成算法和基于处理器时滞的线性稠密阵的并行SOR迭代解法,实现了注射模冷却过程模拟的并行计算,解决了该过程中所采用的边界元方法不适应并行计算的难题.数值结果表明,该算法在双核计算机上缩短了注射模冷却过程模拟1/3的计算时间.     

线程模型实现机制的研究

随着计算模式由单处理机计算模式向多处理机计算模式的转变，传统的进程模型已不能适应新的计算模式的需要，必须引进线程模型，为此讨论了几种线程模型的实现方法，包括在不支持线程玫支持线程的OS上实现线程模型的方法，以及在语言级实现线程模型的方法。这对操作系统的研究具有指导意义。     

一种同时多线程指令队列竞争缓解策略

同时多线程结构利用线程级并行和指令级并行的优势,提高了指令吞吐率,但线程对关键资源（如指令队列）的竞争会削弱这种优势,造成资源浪费,又会降低处理器性能。提出了指令队列利用参数,通过分析指令队列利用率与处理器性能的关系,用实验评估了在四线程情况下,典型静态指令队列竞争缓解策略（如Dwarn、2OP_Block、Static）及其组合对处理器性能的影响。给出了load依赖链模型,分析了基于load依赖链的基准程序线程特性,提出了一种结合线程特性的指令队列竞争缓解策略。实验结果表明,该策略能够加速执行指令吞吐率较高的线程,通过提升此类线程的性能使整体指令吞吐率进一步增加。     

片上多核中一种共享感知的数据主动推送Cache技术

针对片上多核处理器的二级Cache访问延时持续增加以及并行程序在运行时线程间执行速率差异大的问题,提出了一种基于共享感知的数据主动推送Cache技术(SAAPC).SAAPC技术充分考虑并行程序的系统性能由速度最慢的线程所决定这一重要特性,根据并行线程间读数据共享程度高以及共享读数据访问局部性好的特征,采用基于指令的方法来预测共享读数据流,在后行线程需要共享数据之前将其主动推送至该线程的一级Cache中去,从而减少较慢线程的数据访问延时,提高执行速率,降低较慢线程与先行线程间执行速率的差异.SAAPC技术避免了预取技术所带来的额外片外带宽增加的缺点.使用SESC模拟器对来自于SPLASH2测试程序集的5个存储敏感型并行程序进行了测试仿真,结果表明,与传统的共享Cache相比,使用SAAPC技术减少了并行线程间执行速率的差异,系统的每周期指令数平均提高了7%,最高达到13.1%.     

一个基于推测计算的一对多并行协商模型

将推测计算用于多个有偿资源获取的一对多协商中. 首先将推测计算模型扩充为可容纳多协商线程的模型, 并提出具有信念修正的多问题（服务价格、 提交时间和服务期限）协商模型. 基于两个模型提出多线程并行协商过程, 最后通过实验表明所给出的模型和并行协商过程有效.      

基于改进粒子群优化的弹道并行求解算法

弹道解算精度与解算时间直接影响了火控系统的整体性能,然而精度与时间往往是相互矛盾的两个因素,在不损失精度的情况下提高解算速度具有重要意义. 基于改进粒子群优化的弹道并行求解算法,采用并行求解算法充分发挥多核计算机的性能,从而在不损失精度的前提下有效地提高了弹道解算的效率. 该方法首先通过引入粒子群优化算法将弹道解算转化为一个寻优过程,利用周氏迭代修正公式计算得到的修正角度引导粒子群更新加快算法的收敛速度;然后通过将粒子分配到并行域的线程中将弹道解算方法并行化. 数值实验表明本方法可以有效提高弹道解算的收敛速度,将计算时间平均缩短为原有时间的1/5.      

基于分治法求解对称三对角矩阵特征问题的MPI/Cilk混合并行算法

对称稠密矩阵特征问题的求解通常转化为三对角矩阵特征问题的求解,基于对称三对角矩阵特征求解的分而治之方法,提出了一种基于消息传递接口(message passing interface,MPI)+Cilk多任务并行模型的混合求解算法,采用进程间数据并行和进程内多线程任务并行的方法,实现了对分而治之算法中分治阶段和合并阶段的多任务划分和动态调度。进程内利用Cilk任务执行的有向无环图模型,解决了线程级并行的数据依赖和饥饿等待等问题,提高了程序的并行性;进程间通过粗粒度计算任务的划分,优化了MPI部分的数据通信流程和负载均衡问题。数值实验表明,混合并行算法在计算性能和可扩展性方面都要优于纯MPI并行算法。     

基于任务量划分的紧嵌套循环自动并行化方法

采用计算任务量大小的方法,解决了在紧嵌套循环自动并行化过程中存在循环并行化的并行粒度确定问题以及循环自动并行化中数据划分的数据访问局部性问题,在多核系统中实现了紧嵌套循环自动并行化时的数据访问局部性方案和并行化方法,从而构造了一个基于任务量划分的循环自动并行化模型,降低了程序自动并行化中小任务量并行带来的开销.     

用于卫星遥感大气订正的一种辐射强度算法(Ⅱ)

根据辐射的叠加性,提出了一种新方法——多步法来计算向上辐射强度组分．采用了两个测试问题验证多射线法和多步法,并与6S模型的计算结果进行了对比．计算结果表明,一维地-气耦合辐射只是一个十分简单的过程,6S模型中的向上辐射强度的划分显得过于繁琐,也没有必要．     

机器人多传感器多速率采样控制系统研究

论述了机器人多传感器多速率采样控制系统的设计问题。讨论了采样速率的选择原则，描述连续域被控对象经多速率采样后的数学模型，并推导出有约束最优控制的设计方法，最后给出两关节机械手多速率采样控制系统的设计实例。仿真结果表明，该方法实用可行，设计结果较同运算量的单速率采样系统为优。     

建立多视点平行拼图的数据模型并确定其精度上限

提出一种新的多视点拼图（multiperspective mosaic），称之为平行接图，设计了从真实照片中得到高分辨率平行拼图的算法，建立了从平行拼图得到高精度绘制输出的数学模型，讨论了用照片建立平行拼图的精度上限，并且给出了良好的实验结果。     

移动机器人的并行免疫计算模型

为了支持未知环境下移动机器人自主导航，提出了移动机器人的并行免疫计算模型，为解决其在线导航优化、病毒／路障识别和计算效率问题提供了基础组织。免疫计算模型分为固有免疫计算层、适应性免疫计算层和并行／分布式计算层，并行免疫计算模型建立在此3个免疫计算模型基础上。探讨了移动机器人并行免疫计算模型的负载极限和负载平衡，分析了此类移动机器人系统的鲁棒性；提出了移动机器人并行免疫计算模型用于路障识别的方法。移动机器人并行免疫计算模型的复杂性分析及仿真结果表明，并行计算能提高其效率；仿真结果表明，移动机器人可消除病毒，并具有较高计算性能。     

监测网观测权的非线性多目标动态优化设计的修正法解算模型

非线性优化设计是当今的国际前沿研究领域,以往,国内外采用的解算模型都必须依赖于解析地计算函数的导数,计算复杂。针对这点,本文提出了不依赖导数求解监测网观测权非线性多目标动态优化设计的新的解算模型,用差商代替函数各分量的一阶导数,用修正的可行方向法迭代求解极小点,获得待求参数最优解,可大大减少计算工作量,这是很大的优点,是非线性动态优化设计解算模型的发展和创新,无论在理论上还是在应用上都有十分重要的意义。     

载荷共享并联系统疲劳累积损伤可靠性模型

针对存在载荷传递、分担的并联系统,传统的并联系统可靠性模型已不适用.为了有效处理载荷共享并联系统的可靠性问题,首先分析了并联系统的相关失效,并分步计算并联系统可靠度,应用全概率公式和Miner理论对并联系统进行了疲劳累积损伤可靠性建模.其次,运用Monte Carlo方法对零件寿命服从Weibull分布的并联系统可靠度进行了模拟计算,同时对零件寿命服从对数正态分布的并联系统可靠度显式计算公式进行了推导.建立了变应力作用下并联系统疲劳累积损伤可靠性模型.     

一类群决策问题的最优分配解法

在群决策中存在着多个决策者根据自己的知识、经验和偏好独立选择决策方法 ,对决策方案集作出决策后 ,应综合确定群体决策方案的多人多指标群决策问题 .针对这类决策问题具有决策信息量较少 ,而决策一致性较差的特点 ,分析了总体偏差法、足码法及其相关改进方法的优缺点 ,提出了一种多人综合评价的最优分配解法 .该方法通过建立决策方案集与决策名次之间的关联矩阵 ,并根据关联矩阵对方案集进行分类 ,在此基础上构造最优决策模型 ,利用整数规划中的最优分配解法求解最优模型 ,从而得到方案集的综合排序 .该方法简单实用 ,并且克服了总体偏差法、足码法及其相关方法的不足     

广义L.Q.最优控制模型的状态迭代法与并行计算

提出了用状态迭代法与并行计算求一类广义L. Q.最优控制模型的最优解.这一计算方法既可以有效地克服多维状态动态决策问题中的维数困难,又可以大大提高计算机的计算速度.针对所讨论的模型研究了算法的性质,得到了相应的理论结果.本文还改正了文献[1]中的一个关键性错误,并推广了其所得的结果。     

多径衰落和多用户干扰下的CDMA并行捕获研究

文章针对移动通信环境中存在的多径衰落和多用户干扰问题,研究了基于并行相关累加器结构的ＣＤＭＡ同步捕获方法,给出了多径衰落信道的数学模型和同步捕获系统模型,采用状态转移函数导出平均捕获时间计算公式,在综合考虑多径衰落,扩频序列自相关,多用户干扰和背景噪声的基础上,详细分析检测器判决变量的统计分布及对系统性能的影响。