快速球谐函数展开的并行算法设计及实现

球谐函数展开是一种广泛应用的数学方法.在研究Rokhlin-Tygert球谐函数展开快速算法（RT算法）的基础上,扩充并完善了RT算法,建立了所有阶连带Legendre多项式展开系数的计算过程,进而研究了该算法的MPI并行策略并给出了RT并行算法.数值实验表明,RT算法的计算量随三角截断波数的增大而急剧增长;MPI并行技术能够有效提高其运算速度,较好地提升算法的整体性能,但并行效率会受多核处理器cache大小和访存带宽的限制.     

数值气象预报中的并行计算研究

介绍了并行计算机与数值气象预报的发展概况,论述了并行算法的一般设计方法,展示了作者在数值气象预报的典型并行算法和并行实现技术方面所做的主要研究工作,以及这些研究成果所取得的一系列数值气象预报系统的并行计算结果,最后讨论了并行计算与数值气象预报的未来发展。     

基于NOWs的并行多重网格计算

分析了工和站网络环境（ＮＯＷｓ）下并行多重网格计算中阻碍并行效率发挥的关键因素，分析了Ｓｃｈｗａｒｚ并行对并行效率和数值效率的影响，总结了将其应用到求解ＳＰＤ椭圆方程，间断问题、ｓｔｏｋｅｓ方程，高Ｒｅｙｎｏｌｄｓ不可压Ｎａｖｉｅｒ０Ｓｔｏｋｅｓ方程和三维跨声速Ｅｕｌｅｒ方程中所取得的重要结论。     

构件化气候模式耦合器设计与实现

耦合器用以将不同气候模式连接成为复杂的耦合系统,是气候预测应用中的关键部件.本文以构件化的方式设计并实现了一个具有较强通用性和可扩展性的耦合器,并利用它将IAP4.0大气模式和LASG海洋模式集成为一个海气耦合系统.实验结果表明,该耦合器有效地实现了耦合功能,整个耦合系统具有较高的并行性能.     

天气预报有限差分格点模式并行计算研究

有限差分格点模式是目前广泛采用的中尺度数值天气预报模式之一。本文分析了有限差分格点模式典型代表MM5并行计算的特点，对其多重网格嵌套、数据划分、通信、优化等做了深入研究，最后给出了MM5模式在银河巨型计算机上的测试结果。     

基于渐进约束违背删除策略的服务合成执行路径优化

在面向服务计算领域,服务合成正成为分布异构资源整合、业务集成的一个新型计算模式。在开放互联的因特网环境下,由于存在多个功能相似但服务质量不同的服务提供商,从而导致一个抽象的服务合成方案存在多条可执行路径。然而,在满足用户综合QoS约束需求的情况下,如何有效协同单个服务的QoS从多条候选路径选出一条优化的执行路径,便成为服务合成QoS研究中的一个关键问题。遗憾的是,该问题还没有得到很好的解决。为此,我们提出一个采取渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。我们的方法能够避免探测多条执行路径,而是在靠本地最优化策略建立的执行路径上,通过全局QoS计算和QoS约束检查模型找出QoS约束违背,并进而采取渐进约束违背删除策略逐渐删除这些约束违规,并建立起一条近优的执行路径。实验表明,我们的方法很好地降低了建立优化执行路径的时间复杂性。     

基于前验负载差异的负载平衡性能模型

基于有限差分离散的并行应用非常普遍,针对此类问题的负载平衡性能评估,引入了一个刻画应用问题负载平衡能力的关键参数:最大负载变化率,推导了一个以并行效率为目标函数的负载平衡性能模型,涉及问题规模、并行通信计算比、离散格式复杂度和并行规模等.以POP全球海洋模式并行程序为测试实例,验证了该模型的性能.结果显示最大负载变化率作为衡量负载平衡程度的指标是有效的,基于模型的预测性能与实测性能在总体趋势上基本吻合.该性能模型对基于有限元、有限体积等其他局部离散格式的大型并行计算应用的负载平衡能力评估也具有参考价值.     

基于线程的MPI通信加速器技术研究

为了针对多核系统构建更高效的MPI支撑环境,文中提出了一种基于线程的MPI加速器,称作MPIActor.MPIActor是一种用于协助传统MPI库的透明中间件,用户可以在编译期选择是否在单线程MPI程序中采用该中间件.加入MPIActor后,每个节点内的MPI进程都被映射成同一进程中的多个线程,从而节点内的通信可通过轻...     

区域分解型并行预条件的一种粗网格校正算法

区域分解是并行计算的基本手段之一,在稀疏线性方程组迭代求解时,对不完全分解等串行计算时很有效的预条件,经常采用区域分解的思想进行并行化。但区域分解的本质是利用局部解来近似全局解,从而必然存在较大误差,为此,提出一种粗网格校正算法,通过非重叠子区域浓缩,每个非重叠子区域浓缩为一个超结点,形成一个含全局信息且阶数等于子区域个数的小线性方程组,之后用其对原并行预条件进行校正。对块Jacobi型、经典加性Schwarz、以及因子组合型并行不完全分解预条件的实验表明,粗网格校正能有效改善收敛性并提高求解效率。     

The TianHe-1A Supercomputer: Its Hardware and Software

This paper presents an overview of TianHe-1A (TH-1A) supercomputer, which is built by National University of Defense Technology of China (NUDT). TH-1A adopts a hybrid architecture by integrating CPUs and GPUs, and its interconnect network is a proprietary high-speed communication network. The theoretical peak performance of TH-1A is 4700 TFlops, and its LINPACK test result is 2566 TFlops. It was ranked the No. 1 on the TOP500 List released in November, 2010. TH-1A is now deployed in National Supercomputer Center in Tianjin and provides high performance computing services. TH-1A has played an important role in many applications, such as oil exploration, weather forecast, bio-medical research.