数据并行计算机体系结构研究

通过对国内外并行计算机体系结构的分析与研究,提出一种面向多媒体应用的嵌入式数据并行计算机体系结构模型,将可重构总线与PIM技术相结合,弥补传统PIM体系结构下处理元之间通信复杂度高、结构可适应性弱等不足.描述其主要部件的功能和结构,定义该体系结构计算机的指令集,通过一个典型的算法样例介绍其汇编语言程序组成和并行计算过程...     

一种单指令多数据向量化归约方法

单指令多数据(SIMD)扩展部件旨在发掘多媒体程序和科学计算程序的数据级并行,归约操作引起的真依赖给发掘程序中的数据级并行带来了阻碍。但体系结构和指令集的差异,使得面向向量机的归约向量化方法并不适用于SIMD扩展部件。针对上述问题,提出一种面向SIMD扩展部件的归约向量代码生成方法,以及归约的识别方法,利用向量移位指令实现向量代码生成。基于SPEC2006标准测试集的测试结果表明,与未利用归约向量化技术前相比,利用该归约向量化方法后的向量化加速比提高34%,从而验证了该方法的有效性。     

数字图像几何变换的数据并行方法研究

针对SIMD计算机上的数字图像的几何变换问题,提出了一个新颖的基于阵列平移的数据并行实现方法。在此基础上,给出了数字图像几何变换的数据并行实现算法,并详细分析和讨论了算法的复杂性以及精度要求。     

一种基于SIMD技术的快速并行代数重建算法

代数重建算法是解决非完全投影数据重建的有效方法,尤其在对于超出探测器尺寸范围的大型零件的无损检测中已成为最有力的关键技术,但以往算法计算量较大、耗时较长。为了快速地进行代数重建,提出了一种基于Intel处理器单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)技术[2]的快速并行算法,并在充分分析代数重建公式特点的基础上,设计了一套便于并行化运算的数据结构及计算流程,其在运算中可一次性加载多个打包数据,利用MMX(multimedia extension)、SSE(streaming SIMD extension)和SSE2指令完成SIMD方式计算。通过仿真实验证明,该算法在达到同样精度的前提下,不仅提高了重建速度(加速比4倍),解决了传统代数重建算法运算速度慢的瓶颈问题,并且能够较好地重建部分数据缺失的投影图像,该算法对于航空航天大型零部件的无损检测具有重要的理论意义及工程应用价值。     

基于CUDA的细粒度并行计算模型研究

作为应用软件模型和计算机硬件之间的桥梁,编程模型在计算机领域的重要性不言而喻.但随着具备细粒度并行计算能力的图形处理器(GPU)进入主流市场,与之相适应的编程模型发展却相对滞后.Nvidia在GeForce 8系列显卡上推出的统一计算设备架构(CUDA)技术,使得通用计算图形处理单元(GPGPU)从图形硬件流水线和高级绘制语言中解放出来,开发人员无须掌握图形学编程方法即可在单任务多数据模式(SIMD)下完成高性能并行计算.论文从特性、组成和并行架构等几个方面对CUDA并行计算模型进行了研究,充分表明基于GPU进行高性能并行计算,是适应目前大规模计算需求的一个重要发展途径.     

基于LS MPP的图像并行傅立叶分析技术(2)--算法的实现与性能分析

基于 L S MPP的 K元 2 -立方体网络结构 ,设计了一种新颖快速的计算 FFT的 SIMD算法 .文中首先在本文的姊妹篇“基于 L S MPP的图像并行傅立叶分析技术 (1)”的分析与设计的基础上 ,讨论了输入图像像素矩阵及变换结果图像矩阵中元素的排序问题 ,并给出了算法实现中的有关处理策略 .接着较完整详细地给出了在 L S MPP SIMD计算机上实现的一种新颖快速的二维 FFT并行算法和实验结果 .最后对算法的性能进行了分析     

基于数据对齐属性指导的GCC自动向量化优化

主流通用处理器都已经实现了多核并行以及处理器核内的SIMD并行。虽然GCC编译器实现了面向SIMD并行的自动向量化,但是编译器针对OpenMP并行程序的自动向量化效果仍很不理想。针对多线程并行的OpenMP程序,基于GCC的OpenMP编译实现,扩展了数据对齐属性指导语句,使编译器在自动向量化时能够进行更准确的数据对齐与否的判断,优化了GCC编译器的自动向量化。     

一种基于SIMD结构的可重组乘累加器设计

超高速乘法器是高性能通用微处理器和媒体处理器的重要部件。本文提出一种基于SIMD(Single Lnstrnction multiple Data)高性能并行处理器体系结构的可重组乘累加器及其修正算法，用于音频、视频和网络通信等多媒体数据处理，克服了传统的定长数据处理在多媒体应用方面所固有的局限性，满足了下一代高性能计算的要求。     

基于数据预处理的并行分层聚类算法*

分层聚类技术在图像处理、入侵检测和生物信息学等方面有着极为重要的应用,是数据挖掘领域的研究热点之一。针对目前基于SIMD模型的并行分层聚类算法处理海量数据时效果不理想的问题,提出一种基于数据预处理的自适应并行分层聚类算法,在O((λn)2/p)的时间内对n个输入数据点进行聚类。其中1≤p≤n/log n,0.1≤λ≤0.3。将提出的算法与现有文献结论进行的性能对比分析表明,本算法明显改进了现有文献的研究结果。     

基于SSE2的模板匹配并行算法改进

Intel处理器的SSE2(Streaming SIMD Extensions 2,数据流单指令多数据扩展)技术,支持指令级SIMD操作,提供了单处理器上并行处理的解决方法。将模板匹配算法用SSE2 技术并行化,在Linux平台下用GCC编译实现。试验结果表明:SSE2技术大大加快了模板匹配的速度,能够在保证原有精度和稳定性基础上,解决了模板匹配方法计算量大、耗时多, 成本高的问题,有效地满足了在电子产品与制造等众多领域对计算机视觉技术的实时要求。     

A Multimedia Constraint System1

The MADE constraint system provides excellent opportunities to introduce constraints in a multimedia application. Multimedia applications are not only a good place to experiment with constraint systems; constraints in a multimedia environment are almost indispensable. Due to the overwhelming amount of data and the number of relations between several parts of this data, multimedia applications almost demand the support of a constraint management system. The MADE constraint system combines the object oriented programming paradigm, inherited from the mC++ language, the declarative constraint programming paradigm and the special requirements imposed upon the constraint system by the multimedia environment. Among other things, the MADE constraint system provides parallel satisfaction techniques; several constraints may be solved simultaneously and this satisfaction process is performed in parallel with the application. This not only reduces the time needed to solve the constraints, it also allows the multimedia application to proceed with its presentation while (beneath the surface) the constraints are maintained. This not only holds for the parts of the presentation that are not constrained at all, but also for those parts that are. Furthermore, the constraint system is transparent to the multimedia application; no special coding or preparation of the objects in the application is necessary. Constraints can be added later to the application without much work. Besides that, it is also possible to add and remove constraints at runtime; objects may be constrained for only a period of the time the application is running.     

基于标记语言的跨平台并行编程框架设计

大量遗留的串行代码需要进行并行化改造,而并行程序复杂性及并行计算平台多样性导致改造成本较高.为此,设计了一种基于标记语言的三层并行编程框架,完成了从串行程序层到并行中间代码层、并行中间代码层到目标并行编程语言程序层的二个转换阶段.采用对串行代码进行语言标记的方法来实现并行中间代码层,该代码层实际是共享存储、分布式存储并行平台编程语言的一种抽象.该框架还实现了一种性能标记方法,可用于并行参数自动寻优.用于雷达数据处理的实验结果表明,实现了对应并行代码的生成,且并行加速比与人工实现的并行代码相当.     

一种支持虚拟共享存储空间的并行程序设计模型

本文研究机群系统的程序设计问题，旨在建立一种支持虚拟共享存储空间和多种并行性描述方式的并行程序设计模型。文中首先提出了抽象结构共享存储器模型的概念，并在此基础上建立了同时支持数据并行、任务并行和对象并行的层次并行模型，这两种模型构成了并行语言ＴｉｐＣ＋＋的并行程序设计模型。文中还初步讨论了基于这种程序设计模型的性能优化原语、编译优化和任务调度等问题。     

Parallel programming for multimedia applications

Computing capabilities are continuing to increase with the availability of multi core and many core processors. The wide availability of multi core processors has made parallel programming possible for end user applications running on desktops, workstations, and mobile devices. While parallel hardware has become common, software that exploits parallel capabilities is just beginning to take hold. Multimedia applications, with their data parallel nature and large computing requirements will benefit significantly from parallel programming. In this paper an overview of parallel programming is presented and languages and tools for parallel programming such as OpenMP and CUDA are introduced within the scope of multimedia applications.     

基于多核处理器的并行编程模型

为解决传统编程模型与并行架构间存在的矛盾,针对多媒体和网络应用程序的特点,提出一种基于多核处理器的并行编程模型,该模型采用节点化的并行程序描述方式,将并行编译器划分到多个核上运行。实验结果表明,这种新的并行编程模型能有效提高程序的执行效率。     

WINDOWS ACCESS数据库多媒体编程技术

ＡＣＣＥＳＳ是ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ公司推出的ＷＩＮＤＯＷＳ下的一种多媒体数据库，虽然它具备一定的多媒体能力，但其ＡＣＣＥＳＳＢＡＳＩ编程语言未提供多媒体编程接口，本文结合实际应用，介绍了在ＡＣＣＥＳＳ数据库程序中多媒体音频、视频编程技术。并给出了在ＳｏｕｎｄＢｌａｓｔｅｒ音频卡和ＶｉｄｅｏＢｌａｓｔｅｒ视频卡上的编程实例。     

多核环境下潮汐分析辅助软件并行绘制技术研究

为方便科研人员使用Baytap-G潮汐分析软件,基于C#.NET程序设计语言设计了一套潮汐分析辅助软件,实现了Baytap-G软件的封装,完成了输入数据格式的自动转换、输出数据的自动提取,以及水位、振幅、相位数据的可视化展示;在介绍C#.NET语言中任务(TASK)并行编程模型的基础上,详细讨论了绘制振幅、相位图任务分解、并行化程序设计考虑及其实现;实验结果表明,合理设计并行程序可以充分利用多核计算机的计算资源,提升程序运行效率,但是过多的任务数、不均匀的工作负载通常会影响并行程序的效率。     

PPCDS集成开发环境的设计与实现

PPCDS(并行程序概念设计系统)是一个将数据并行高层建模语言、并行识别方法、并行程序自动构造和人机交互界面技术集成在一起的并行程序设计环境,能简化并行程序设计,有效缩短并行程序开发周期,提高并行计算效率。PPCDS集成开发环境是PPCDS的重要组成部分,文中就PPCDS集成开发环境的设计和实现进行了简单介绍。     

The JStar language philosophy

This paper introduces the JStar parallel programming language, which is a Java-based declarative language aimed at discouraging sequential programming, encouraging massively parallel programming, and giving the compiler and runtime maximum freedom to try alternative parallelisation strategies. We describe the execution semantics and runtime support of the language, several optimisations and parallelism strategies, with some benchmark results.