基于OpenMP的多核程序设计

多核技术的发展正引领软件研发发生基础性的变化。开发人员可以在代码中添加线程来利用系统所提供的多个内核,从而提升PC应用软件的功能和性能。本文介绍了共享存储系统并行编程接口OpenMP的模型、指令和库函数．以及Intel C＋＋编译器9．1和Microsoft Visual Studio2005等对OpenMP的支持;着重探讨了二雏离散快速傅里叶变换并行算法的设计、实现与优化技术;展望了高性能并行计算软构件库的开发前景。     

基于多核并行计算技术的混合交通微观仿真

为提高混合交通微观仿真的运行速度,将多核并行计算技术应用于混合交通微观仿真中.提出混合交通微观仿真的并行化方法,包括基于对串行混合交通微观仿真中各个模块CPU运算时间的百分比分析,确定基于数据并行的任务分解方法,及结合多内核CPU架构特点确定Fork/Join的并行模式.提出基于多核技术的混合交通微观仿真的关键并行算法,包括初始路网分割算法、车辆穿越边界算法及动态负载平衡算法.通过仿真实验验证多核并行计算技术能够提高混合交通微观仿真的运行效率.     

多核CPU上快速傅里叶变换并行算法的优化

快速傅里叶变换在数字信号处理和通信领域具有广泛的应用．多核CPU日益普遍,根据FFT算法自身的并行性,灵活分解蝶形运算,通过探究并行块的分配和嵌套关系对算法加以优化,合理地分配线程实现多核CPU的并行计算,可以提高FFT的计算效率．     

基于多核的并行模拟退火放疗计划优化加速方法

为了满足图像导引(imaging guided radiotherapy,IGRT)的实时四维适形调强逆向放疗计划在临床实施的需要,用一台HP桌面型工作站和OpenMP多线程库,试验了用多核并行计算技术实现的模拟退火逆向治疗计划快速全局优化算法,并将其应用在一个虚拟体模和4个临床病例的优化中。实验结果表明:基于多核的并行计算技术能大幅度提高逆向放疗技术的优化计算的效率;进一步选用更多核的并行计算机图像工作站,该技术可以满足目前大多数4D医学成像的临床需要。     

基于多核的并行模拟退火放疗计划优化加速方法

为了满足图像导引(imaging guided radio therapy,IGRT)的实时四维适形调强逆向放疗计划在临床实施的需要,用一台HP桌面型工作站和OpenMP多线程库,试验了用多核并行计算技术实现的模拟退火逆向治疗计划快速全局优化算法,并将其应用在一个虚拟体模和4个临床病例的优化中。实验结果表明：基于多核的并行计算技术能大幅度提高逆向放疗技术的优化计算的效率;进一步选用更多核的并行计算机图像工作站,该技术可以满足目前大多数4D医学成像的临床需要。     

多核构架下基于OpenMP 的Huffman压缩算法并行设计

本文是对多核程序设计的一种探索,在OpenMP模型下以赫夫曼算法为基础设计并行压缩程序.首先对传统的串行程序进行分析,使应用程序开发人员了解程序行为、发现性能瓶颈、明确优化方向.再用OpenMP的基本结构进行并行程序的设计之后,借助开发工具对并行程序进行优化和调试,得到改进方案.然后在双核处理器上分别运行并行程序与串行程序,将两者进行性能上的比较,实验结果证明性能得到很大程度地提高。     

多核CPU环境下遗传算法求解TSP加速策略研究

多核CPU已成为各类型计算机的主流配置,针对多核环境的软件设计与算法研究却相对滞后.遗传算法是一种鲁棒性极强的智能型算法,其在求解NP(NP-难、NP完全)问题时有着独特的优势.旅行商问题(TSP)是一个经典的NP-难问题,也是计算机学科理论研究中的热点.为促进遗传算法在多核平台上的应用,提高其求解TSP的适应性及效率...     

消息传递型片上多核系统的设计

基于消息传递的编程模型设计了一款片上多核系统,该系统在4SymboltB@4的2D mesh片上网络中集成了16个小型RISC处理器,这些处理器各自使用一个可配置的私有SRAM用于指令和数据的存储,而处理器间的数据包通信则通过虫孔交换的路由器及网络接口实现.此外,在软件层面实现了基本的数据传输与进程同步接口,并采用SPMD并行模式设计了3个应用案例,以对该系统进行验证和性能分析.仿真及FPGA测试结果表明,对于整数矩阵乘法、浮点FFT计算以及基于灰度图像的模板匹配问题,该多核系统的并行加速比最高可分别达到7.6,10.5和15.9.     

Gauss-Seidel迭代法的多核并行运算研究

分析了线性方程组迭代求解的计算原理,在多核架构的微机中,给出了一种Gauss-Seidel并行迭代算法。该算法首先按照并行计算的需求把Gauss-Seidel迭代公式分解为串行运算和并行运算两部分,然后利用步进及广播的方式有序地把串行运算调度到处理器的每个核中并发运行.理论和数值测试均验证了并行运算的有效性。     

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.     

基于线程并行计算的Apriori算法

针对数据挖掘中经典的Apriori算法在计算频繁项目集时需消耗大量的时间缺点,文中利用多线程并行计算的特点,提出了基于线程并行计算的Apriori算法,该算法是将统计候选项目个数的任务交给多线程来执行,从而达到减少Apriori算法的运行时间。通过实验数据分析,该算法对减少Apriori算法的运行时间有很大的提高。     

基于Java多线程的并行计算技术研究及应用

针对高可靠、高质量Java并行多任务程序设计,分析了Java多线程的同步机制、调度算法和通信机制的原理,探讨了多线程并行计算程序的设计方法,构造了一个具有一定实用价值的多线程并行计算应用的实例,最后指出了Java多线程的不足。     

基于局域网的并行计算负载平衡

负载平衡是并行计算中的一个重要问题．利用局域网实现并行计算是一种便于实现的廉价方式．首先分析了局域网中特有的“不确定”因素以及待计算问题本身的特点，提出了一种适合在局域网上实现和扩展的3层模型，并针对负载平衡问题给出了“分段双向计算”算法．     

基于深腾7000系统的大规模CFD并行计算

从基本流动控制方程及数值离散、多重网格、并行算法等方面详细阐述了混合网格框架下计算流体力学软件的基本原理,提出了采用三重嵌套循环结构在时间推进格式中实现多重网格加速及并行计算技术的主流程设计方案;同时给出了高精度混合网格并行计算软件在深腾7000系统上的大规模并行测试结果以及在某型民用飞机高升力流场数值模拟中的应用.结果表明:此高精度混合网格并行计算软件在采用千万网格点规模的大型飞机高升力复杂流场计算时,不仅计算结果与实验结果符合较好,且在2 048核并行计算时仍具有很好的并行可扩展性,计算效率不低于80%.     

一种基于并行计算熵迁移策略的多分辨DOM数据生成算法

数字正射影像图(digital orthophoto map,DOM)数据通常以多分辨数据形式组织,并以切片的方式存储,而海量多分辨DOM数据的生成需要大量计算和大容量存储.针对此问题,提出一种基于并行计算熵迁移策略的并行多分辨DOM数据生成算法,以减少海量多分辨DOM数据的生成时间.该算法采用并行计算熵来衡量并行计算机系统的负载平衡程度,并以此判断何时需要进行负载迁移以及如何迁移.仿真实验表明,与串行算法相比,该算法能有效减少程序执行时间,并且能获得较高的加速比和并行效率.     

基于PC集群的MIMD并行计算系统设计

论述了PC集群并行计算平台的建立,以及在此平台下的单一系统映像SSI和消息传递接口MPI。给出了一种基于M IMD体系结构和粗任务粒度的PC集群并行计算平台,并通过积分求π并行算法实例验证了该系统的可行性和效能。     

基于协同进化和并行计算的船舶管路布置方法

为解决船舶管路协同布置问题,提出一种适合求解多管路或分支管路协同布置的算法框架.通过为每条管路或分支生成对应的进化种群,将管路间的协同布置转换为种群间的协同进化.基于提出的路径连接点概念,生成管路接口间的候选路径种群,并对种群进行交叉、变异操作.使用A~*算法作为寻路算子,提高了生成路径的质量,同时保证了路径的有效性.为了提高运算效率,引入并行计算策略对算法框架和A~*算法进行改进.最后,两个仿真实例验证了所提出方法的可行性和有效性.     

大规模分布并行计算系统容错与恢复技术

当前,拥有超级计算能力的计算机系统通常是大型商用系统形成计算机集群.与所有的分布式系统一样,这些系统通过独立的计算机硬件协同合作共同实现超级计算的能力.然而在拥有超级计算能力的同时,集群中的任何一个组件随时都可能失效,从而导致错的输出.为了提高集群在系统出现故障的情况下的鲁棒性,许多容错技术已经被设计和实现,用以处理各种类型的系统故障.本文对各种现有的容错技术进行了总结归纳,以便在此基础之上进行进一步的研究从而适应当前环境下的系统容错.     

大数据环境下并行计算模型的研究进展

在大数据时代,制约并行计算发展的掣肘正在发生改变,为分布式并行计算带来了前所未有的机遇和挑战.回顾了并行计算的发展和大数据环境下的新变化;结合硬件环境、计算模式、以及应用需求等对于并行计算模型研究的影响,综述了面向批处理、面向流处理、面向图数据以及面向内存等几类并行计算模型的相关研究;展望了其发展趋势.     

基于并行计算的湍流燃烧流场数值模拟研究

首先研究了数值模拟系统的主要体系结构并分析了并行计算基本原理,然后使用计算流体力学平台OpenFOAM建立湍流燃烧流动数值模拟系统并使用该系统在特定的燃烧室网格环境下对煤气和空气湍流射流扩散燃烧进行数值模拟。模拟实验结果表明:系统能够较好地展示煤气和空气湍流燃烧流动的反应特性,验证了系统设计的合理性,而且通过使用并行计算技术后发现计算速度也明显加快。