初边值问题的块三对角可扩展并行算法

该文对二维抛物型方程带Dirichlet边界条件初边值问题的离散系统使用块三对角可扩展并行算法求解.提出反映差分格式内在并行性的概念——差分格式的并行度,利用这个概念说明差分格式自身内在并行性对并行算法性能的影响.使用该方法在上海大学超级计算机“自强3000”上进行了数值实验,实验结果与理论分析一致.在保证精度的前提下,得到线性加速比,并行效率达到90%以上.     

解二维扩散方程的一类有限差分并行算法

对于求解二维扩散方程,构造了一类简单、实用的有限差分并行算法。 采用斜向差分算子［1］,建立斜向隐式差分格式,再结合边界条件,对扩散方程进行求解。此算法虽然是隐格式,但可以利用边界条件显式计算,既保持了隐格式的稳定性和精度,也减少了计算复杂性。通过具体的数值算例表明,此类算法并行性好,精度高,并行格式简单,有很好的实用性。     

一类非线性发展方程的AGE-3方法和并行计算

为研究适合在并行计算机上高效率解一类非线性发展方程的计算方法,给出了一类非线性发展方程,并对其应用古典显格式、古典隐格式以及Saul′yev型非对称差分格式,构造了求解这一类非线性发展方程的交替分组显示AGE-3方法.并且证明了该方法的无条件稳定性以及具有并行性兼顾的结果.数值实验说明该方法具有良好的并行性、有效性,且误差小、精度高,宜于直接在并行计算机上使用.     

2D Laplace问题的OpenMP并行求解研究

针对一类典型二维Laplace问题,研究其有限差分离散方法及其相应离散系统的并行求解算法与并行程序设计,本文设计给出一种求解二维Laplace问题的串行算法和相应的并行算法及OpenMP并行程序。数值实验结果验证:并行算法与并行程序是正确可靠的;对于中等规模问题8线程加速比达到3.03,且在同等的线程数目条件下,求解规模越大,加速比越大     

线性方程组大数法快速并行解法

利用Schmidt正交规范化方法和分治策略，给出了一个求解含部分已定值变量的任意线性代数方程组的快速并行迭代解法，分析了解法的收敛性和计算复杂度，探讨了解法的内在并行性及其对应的消息传递并行算法的设计方法．     

一维抛物型偏微分方程 Padé 逼近的并行算法

一维抛物型偏微分方程可以用精细积分方法精确求解．当精细积分中的矩阵指数函数用它的Ｐａｄé逼近格式来代替时,可以得到一系列由简到繁,精度由低到高的差分格式,因而便于根据实际计算的需要进行选取．Ｐａｄé逼近格式的求解主要包括矩阵运算和线性方程组的求解．利用Ｐａｄé逼近格式对应的方程组系数矩阵为带状矩阵的特点,把原来在整个区域上求解的问题转化为分区域求解,从而实现了Ｐａｄé逼近的并行算法．算例的结果表明该方法具有较高的并行性和计算效率     

三维双曲型方程初边值问题的块三对角可扩展并行求解算法

对三维双曲型方程带Dirichlet边界条件初边值问题的离散系统用块三对角可扩展并行算法求解，提出了保证精度和最优并行效率的分治策略。使用此方法在上海大学超级计算机“自强3000”上进行了数值实验，实验的结果与理论分析一致；在保证精度的前提下，得到线性加速比，并行效率达到90％以上。     

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MPI的二维泊松方程差分并行实现与测试

消息传递是一种广泛应用于集群环境下的并行编程模型.针对简单二维Poisson方程的第一边值问题的典型差分格式,在MPI并行环境下,使用五点差分离散和雅可比迭代法实现了此类方程的并行求解.实际测试表明此类方程在一定问题规模下,其并行算法具有很好的加速比和并行效率.     

类簇级测试任务并行化研究

为了提高传统串行类簇级测试速度, 对类簇测试任务并行化方法进行研究。使用类间依赖关系和类测试依赖关系分析方法将类簇级测试任务并行化问题转化为求解对象关系图中节点的并行性。复杂的类簇关系会形成有向环路, 为确定环路中测试的起始位置需要将环路打破, 提出了综合考虑节点度数、环路数和测试桩复杂度3 种因素的破环方法; 对消除环路的对象关系图进行并行性分析, 并设计了一种分层并行算法。通过实验对串行方案和分层并行方案进行对比, 证明了分层并行方案的有效性。     

基于模糊聚类的音乐哼唱检索的研究与实现

针对哼唱检索中匹配过程的耗时性和哼唱的非完全准确性,提出了并行模糊动态时间规整算法实现音乐的哼唱检索。采用相对音高差表示旋律,用动态时间规整算法实现哼唱音高差序列与目标音高差序列的近似匹配。在匹配过程中,引入模糊集合及模糊聚类,通过构造哼唱音高差与目标音高差之间的隶属函数并计算隶属度得到音高差信息的相似度,进而获得转换代价矩阵,最后得到两个匹配序列的匹配距离。为提高检索速度,引入并行算法实现匹配过程。实验结果表明,模糊方法的引入提高了检索精度,并行算法的运用明显缩短了检索时间。基于并行模糊动态时间规整算法的音乐哼唱检索的正确率达到72%左右,在双核计算机上进行实验,引入并行算法后检索时间缩短一半。     

块三对角线性方程组的重叠分割可扩展并行近似求解方法

基于并行计算的分治思想，对于严格块对角占优的块三对角线性方程组提出一个可扩展 的块重叠分割并行近似求解方法(PBOA方法).在机器精度内，利用块对角占优的条件，只需要相邻处理器间一次通讯，得到与精确解等价的近似解.在算法设计中，充分考虑计算与通信的重叠和处理机间负载平衡.通过精度分析，给出子方程组的阶数与精度的关系，从而得到通过调整子方程组的阶数来控制精度和并行效率，保证可扩展性的方法，得到的并行计 算效率可随着问题规模的增加而增加.该文的方法在上海大学并行计算机“自强3000”上运行，数值实验的结果与理论分析的结果一致，得到的并行计算效率接近67%，加速比几乎是线性的.     

热传导方程二阶并行区域分解差分算法

提出了一类新的计算热传导方程数值解的并行差分算法. 算法基于区域分解和子区域校正，在每个子区域上进行残量修正，各子域之间可以并行计算. 证明了算法的收敛性，并且理论分析表明，在每一时间步，只需校正一次或两次，即可达到最优的收敛阶. 数值试验表明了算法的有效性和优越性.     

波动方程的重叠型区域分解并行有限差分算法

提出了一类新的计算波动方程数值解的并行差分算法. 算法基于区域分解和子区域校正，在每个子域上进行残量修正，各子域之间可以并行计算. 证明了算法的收敛性，并且理论分析表明，在每一时间步，只需校正一或两次，即可达到最优的收敛阶. 数值试验表明了算法的有效性和优越性.     

抛物方程Dirichlet问题的高精度AGE方法

为了在并行计算机上求解抛物方程的Dirichlet问题,应用交替型并行差分格式,构造了具有三阶截断误差的交替分组显格式(AGE),结果表明,该格式是绝对稳定的.     

混合动态数据库集群的并行空间连接优化算法

传统算法数据划分冗余度和倾斜度高,无用连接数据多,降低负载均衡性,对整体效率产生不好的影响,不适于实际应用。为此,面向混合动态数据库集群提出一种新的并行空间连接优化算法。采用网格划分法对数据进行划分,依据空间数据划分结果获取数据分布状态,计算节点按照数据分布状态得到候选集。通过平面扫描形成若干子空间连接的子任务,利用构建节点花费模型,依据花费模型对并行空间连接所需的平均节点访问个数进行评估,把候选任务集分配至不同计算节点,在不同节点执行并行空间连接操作。通过边界过滤策略,删除不可能有结果的元组,提高效率,增强算法的实用性。实验结果表明,所提算法适于实际应用,效率高。     

基于聚合度热点适应机制的网络舆情 大数据收敛算法

为解决当前网络舆情大数据收敛算法普遍存在的收敛困难及热点聚类生成速度较低等难题,提出了一种基于聚合度热点适应机制的网络舆情大数据收敛算法。首先,通过增量用户节点与存量热点之间的信息交互关系,设计了一种基于聚合度初始化机制的数据收敛方案,采用匹配机制逐个对存量热点与增量用户节点间差异度及聚合度进行比对,能够将增量用户节点纳入性能最佳的存量热点所形成的种子聚类,提高聚类形成速度。随后,针对热点数量处于密集状态等极端情况,特别是用户特征匹配过程中难以实现快速匹配等不足,设计迭代方式,以逐步消除种子聚类差异度,提升大数据匹配性能,改善用户节点与热点之间信息交互质量。仿真实验表明:与当前常用的时间片累积挖掘收敛方案(Convergence Scheme for Time Slice Cumulative Mining,TSCM算法)及热点度显影收敛方案(Convergence Scheme of Hotspot Degree Development,HDD算法)相比,本文算法具有更高的收敛速度和聚类形成质量。     

MB-UWB系统中的干扰检测研究

分析研究了MB-UWB通信系统的干扰检测算法.针对传统MB-UWB通信系统中所存在的数据传输速率的不足,提出了改进的并行MB-UWB的系统方案,为了获得传输数据速率的提高,该方案采用了并行体制,并对MB-UWB系统各子带信号的正交化进行了设计.对改进的并行MB-UWB通信系统进行了数学分析和描述.基于并行MB-UWB系统方案,进一步提出了一种新的低采样率的干扰检测算法,并对该算法的处理过程和可行性进行了数学分析和系统仿真.分析和仿真结果表明,所提新算法可在较低的采样速率上,完成对与共存干扰的有效检测,并可与改进的MB-UWB通信系统的干扰抑制处理相结合,明显改善共存UWB系统的误码率性能.