实时系统容错技术实现

实时系统要求高可靠性，实现高可靠性系统的基本方法是建立容错系统。介绍了一种基于Windows多线程思想设计的双机容错热备系统的实现，给出保持状态一致的三种方法，从串口和网络两方面论证了其实现思想。讨论了机群系统中双前置机、双服务器的实现细节。实际应用结果表明，方案可以满足应用系统高可靠性、实时性、服务不断流的要求。     

基于划分方法的浅水波方程并行求解的实现

针对浅水波方程(shallow-water wave)的差分格式,通过分析数据关系,应用数据划分的策略方法,将参加计算的数据分配到4个进程中并行进行计算,提高了在机群系统中求解大型数值的速度和效率。并给出了网格点数分别是64×64,128×128和256×256的3种问题规模下在4台工作站机群(C luster)系统中浅水波方程并行程序的运行结果。     

基于DDR内存总线的高速网络接入技术

在机群系统中,机群的互连网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响.机群系统要求互连网络具有高带宽、低延迟、高可靠等特性,传统的互连网络接入方法基本上基于PCI接口.本文提出了基于DDR DIMM内存总线的接入思想,采用可编程逻辑器件FPGA实现网络接口设计,通过直接读写内存方式提高并行接入带宽,并将部分通讯协议下载到网卡上以提高计算和通讯的速度.实测表明,在不包括上层协议的情况下,接口卡的数据接入带宽可达3120 Mbps,给出了基于FPGA的实现方法,并用Xilinx Virtex-Ⅱ Pro-20 FPGA进行了仿真和验证.     

机群系统的可用性分析计算

结合设计应用于金融领域的,由曙光天阔服务器搭建的高可用机群系统,从硬件、系统软件和应用服务软件三个方面进行分析,提出对系统可用性进行估算的一种方法,计算出所设计的高可用机群系统的可用性,证明了该高可用机群系统的可用性达到99.999%.     

PC集群技术与并行计算

介绍了PC机群系统的主要特性及其相关技术.介绍了构造高可用、高流量、可扩展机群系统的硬件要求、系统软件及编程环境,讨论了在其上分布并行计算的一些概念和需要解决的问题.     

一种多传感器图像并行融合新方法

小波包变换能够为图像融合提供非常精细的分析。但是,在图像较大时融合的计算量大,耗时长,难以进行快速、实时融合。通过对小波包融合方法在单处理机上的执行效率的分析,针对算法固有的时间复杂性和并行性,提出了一种分布存储环境下的小波包并行融合算法。该算法针对小波变换计算的数据局部性特点,设计并实现了基于Pentium PC和1000Mbps交换式以太网的机群系统的MPI(Message Passing Interface)并行环境的并行小波包图像融合方法。针对不同大小图像、以及不同的集群规模,分析了并行计算的性能。在机群系统上对算法进行实现,结果表明该算法具有良好的并行性能。     

基于机群系统的并行划分聚类算法

从划分聚类要求的时间和空间上看，传统的串行算法已很难适应海量的数据，有必要研发高性能、可扩展的并行算法来解决这一问题，基于一些主要的并行划分聚类算法所存在的问题，提出了在机群系统上采取数据并行策略设计的并行划分聚类算法思想。     

接收者驱动方法的动态负载平衡系统设计

负载平衡是机群计算中的一个重要问题.本文针对小规模机群系统下的并行应用环境,设计了基于接收者驱动的动态负载平衡系统(RILBS).系统采取集中控制与接收者驱动相结合的方法,避免了周期性的负载信息查询,从而减少了通信开销,使系统获得较理想的并行性能.     

DSMC交互式并行化系统性能预测模型

对机群环境下的DSMC并行计算问题考虑了初始数据划分、系统负载平衡和网络通信情况等因素,建立了DSMC交互式并行化系统中的性能预测模型,分析了机群系统的物理参数如何影响DSMC并行模拟计算的效率。对两个实际DSMC问题的研究结果表明,性能预测结果与实际测试结果基本吻合。说明该方法是正确有效的。     

基于Java-CORBA的机群远程调试器的设计与实现

基于CORBA规范的分布式对象计算与互操作技术,因其适应复杂的异构环境,能有效实现不同软硬件平台、网络环境的集成而日益成为业界研究的热点．本文所给出的机群远程调试器的设计与实现方案,正是利用了CORBA良好的分布对象计算技术以及Java语言的平台无关性,较好地解决了因机群系统环境差异给远程调试器的设计与实现带来的诸多问题．该设计和实现方案具有较好的可移植性与可扩展性．目前该机群调试器已完成并成为“曙光3000客户端集成环境与工具——DUET”中的重要组成部分运行于国产曙光3000并行机上,同时它的另一个实现版本也已成功地移植到了国产神威机群系统上．     

单跳无线传感器网络能量分析计算

该文研究单跳无线传感器网络系统能量消耗的理论模型及其分析计算.采用电磁场能量扩散理论、电路能量消耗理论和技术,得到传感器网络中用于感知的普通节点、数据汇聚和簇头节点的能量模型,以此为基础,获得单跳传感器网络的系统能量模型.将这些模型应用到以Motorola芯片所构成的传感器网络系统分析中,所计算的网络节点能量消耗同Motorola产品性能指标一致,并计算出单跳网络中最优簇头数目与节点总数目的关系,以及网络系统总能量和总节点数目的关系,两者都近似成线性缓慢变化的特征.该文研究结果对于无线传感器网络节点设计和系统设计都具有直接的参考价值.     

一种简单可靠的DCS总线协议

提出了一种适用于小型集散控制系统(DCS)的简洁可靠的总线通信协议,核心思想是:首先针对小型集散控制系统处理数据量小、计算能力有限、实时性要求高、可靠性要求高的特点,对协议进行分析的出该协议应满足简洁性、可靠性、实时性等要求的结论,然后通过对协议简单可靠的设计(协议被设计为由物理层、数据链路层、媒体访问控制层(MAC)和应用层构成的四成协议以确保其简洁性,每层都有一定的容错策略确保其可靠性)来满足小型集散控制系统的特殊要求.     

基于最短主干道距离的零售户聚类研究

在研究零售户聚类分析中,传统的k中心聚类方法,计算成本过大,无法有效应用子大数据集.提出了零售户聚类方法,继承CLARANS算法迭代思想,采用全局随机抽样技术,将算法应用于大型空间数据集,通过多次迭代尽量寻求最优聚类结果.聚类结果的评价标准为基于最短主干道距离(SARD)的总距离.该聚类算法是在CLARANS算法的基础上进行改进,使其能够处理带地理信息的数据对象,且聚类结果满足需求约束条件限制.     

HDFS可视化操作研究与实现

Hadoop是一个由Java语言实现的软件框架,在一个计算机集群中对海量数据进行分布式计算,这个集群可以支持上千个节点和PB级别的数据.HDFS是专门为Hadoop设计的分布式文件系统,作为Hadoop最基本的构成元素,保证内容的完整性与可用性.但是HDFS的操作界面并不友好,必须通过命令行或者IDE插件来实现对文件的操作.在研究HDFS的架构的基础上,设计实现了基于WEB的HDFS可视化文件访问系统.     

联合卡尔曼滤波在车辆组合导航系统中的应用

GPS/DR组合导航系统是一种低成本、高可靠性的车载导航设备.针对陆地车辆GPS/DR组合导航系统的特点,设计了用于该系统的联合卡尔曼滤波器,给出了滤波算法,并进行了实地跑车实验.理论分析和跑车实验的结果表明,联合滤波方法不仅有效地抑制了DR系统的误差发散,而且能够充分利用DR的数据信息对GPS定位的随机误差进行补偿,从而有效地提高GPS/DR组合系统的定位精度及容错能力.     

飞行器操纵面嗡鸣的非结构网格并行计算方法

为了数值模拟飞行器操纵面的嗡鸣现象,在集群计算机MPI并行计算环境下建立基于三维非定常欧拉方程耦合结构运动方程的嗡鸣计算方法.气动流场求解采用基于非结构网格的中心有限体积法进行空间离散,时间推进采用双时间方法,结构运动方程采用Adams预估校正方法求解.针对翼面与操纵面缝隙间存在的网格运动问题,在非结构网格系统上采用Delaunay图映射方法实现网格的运动变形.最后,使用飞行器操纵面标准嗡鸣计算模型对计算方法进行验证,结果表明:所建立的并行计算方法正确,程序具有很好的计算效率,能够对飞行器操纵面嗡鸣进行高效的数值分析.     

高性能计算集群系统的设计和实现

主要论述了运用Oscar 2.3.1集群管理软件设计和搭建基于LinuxRedhat9.0的高性能计算集群系统的过程,并以支持集群并行计算的VASP包为例,通过对8个原子的立方结构C超原胞、64个原子的立方结构C超原胞和18个原子的六方结构ZnO超原胞的自洽计算,验证集群系统在计算性能上的优越性,同时提出了进一步提高集群性能的方案,以满足大型的科学计算和数值模拟.     

计算流体力学的微机网络集群系统的研究

介绍了微机集群架构和PVM技术在计算流体力学复杂课题研究中的有效性.着重讨论了在微机并行机群上进行CFD计算,以及计算中的负载平衡等相关问题.给出了并行分区计算的方法,并给出了实际计算结果.结果证明本文介绍的方法是正确的,能有效地均衡计算负载,达到较理想的并行效率.     

基于网格的海洋工程立管优化设计平台研究

针对网格计算的分布性、异构性等本质特征导致其未能有效地解决海洋工程装备中立管系统的涡激振动所引起的严重灾害问题,提出了层次型海洋工程优化复合网格体系结构,研究了优化设计的任务分解和协同方法,探讨了其协同设计的实现模式.在此基础上,以圆柱迎流方向放置附属物抑制其所受升力为目的,进行优化设计,优化结果表明合理放置附属物能够有效地降低圆柱所受升力.研究结果表明:层次型的网格平台能够为立管系统优化设计提供切实可行的研究环境,并且基于网格协同优化设计是优化立管系统的有效手段.     

PC集群的建立与MPI并行环境的实现及其应用

通过网络集线器,采用以太网形式,建立了由多台微机(PC)组建的PC集群。采用TURBO-LINUX操作系统,使MPI并行环境在该PC机群上得以实现。利用了该系统实现了分子动力学程序的并行计算。