分布式环境软件开发平台

对一般的软件开发人员编写分布式并行计算程序是比较艰难的。它要求设计者对任务的分解、分配及子任务间的交互等问题有更高的技术。本文给出了分布式环境并行计算程序开发平台的一种新构架,研制了一个网络环境的可视化并行程序设计平台。用户只须将并行问题可视化地以图形方式描述出来,任务的调度、任务间通信都由系统自动完成
成,因而大大地方便了用户进行并行程序设计。     

远程跨平台水下声场并行计算系统的实现

介绍一种跨平台远程水下声场并行计算系统。该系统支持从Windows平台到Linux平台的远程跨平台操作,为用户提供一种统一的使用模式,用户无须了解并行系统的具体结构即可使用并行系统,完成所需要的计算或仿真。应用结果表明,该系统可降低开发并行程序的复杂度,提高并行系统的使用效率,实现服务端与客户端的实时数据交换,具有很好的实用价值。     

并行程序概念设计方法的研究

并行程序概念设计方法是将数据并行高层建模语言研究、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的一种新方法，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。文中就上述4个方面的主要技术作了简要介绍，给出了并行程序概念设计系统(PPCDS)的基本框架和计算实例。     

一种基于移动Agent的分布式并行计算模型

针对传统的分布式并行计算方案所存在的缺点,提出了一种基于移动Agent技术的分布式并行计算模型。在简单介绍移动Agent技术后,给出了基于移动Agent的分布式并行计算模型,并详细叙述了该模型的具体工作过程和实现方案。模型设计完成后,用此模型来解决计算量很大的数值计算问题。首先利用数学工具分析设计出该问题的适合于分布式并行计算的方案,然后依照模型实现实验程序。实验测试表明根据该模型实现的分布式并行计算程序具有较高的加速比和并行效率,并有效地提高了分布式并行计算的稳定性、灵活性、可扩展性和移动性。     

一种基于移动Agent的分布式并行计算模型

针对传统的分布式并行计算方案所存在的缺点,提出了一种基于移动Agent技术的分布式并行计算模型.在简单介绍移动Agent技术后,给出了基于移动Agent的分布式并行计算模型,并详细叙述了该模型的具体工作过程和实现方案.模型没计完成后,用此模型来解决计算量很大的数值计算问题.首先利用数学工具分析设计出该问题的适合于分布式并行计算的方案,然后依照模型实现实验程序.实验测试表明根据该模型实现的分布式并行计算程序具有较高的加速比和并行效率,并有效地提高了分布式并行计算的稳定性、灵活性、可扩展性和移动性.     

基于集群计算机的海量航空数码影像并行处理 ——并行计算在航空数字摄影测量中的应用

航空数码影像的获取频率越来越快,同时数据量也越来越大,传统的基于串行计算的影像处理方式已很难满足高效率的生产需求和快速响应,因此必需采用并行计算来提高数据处理的效率。论述了一种基于集群计算机系统的海量航空数码影像并行处理方法,介绍了并行计算在航空数字摄影测量中的应用,并结合数字摄影测量原理和并行处理技术,提出了一种可满足快速响应需求的无控制影像镶嵌图快速制作方法。生产实践验证了并行方法的可行性和高效性,生产效率比传统数字摄影测量工作站提高了3-10倍。     

基于并行分区搜索的多模态多目标优化及其应用

基于分区搜索的多模态多目标优化属于一种决策空间分解策略,因此它具有天然的并行性.为提高求解效率,提出了一种并行分区搜索(Parallel Zoning Search,PZS)方法来辅助多模态多目标进化算法.在PZS中,首先将多模态多目标优化问题的整个决策空间划分为多个子空间,然后利用并行计算技术来实现选定的多模态多目标...     

p—HPF支持多范例并行计算的并行编译技术

多范例并行是大规模并行应用系统的本质特征,实现p－HPF对多范例并行计算的编译支持不仅可以弥补数据并行示例本身的一些缺点,而且可以提高并行应用系统的效率,文中在论述cluster环境下Global,Local,Serial三种典型并行计算模型的基础上,给出了实现p－HPF对三种模型的典型代表F77＋MPI,ScaLAPACK调用的并行编译技术,包括参数重分布技术、存储转换技术、全局与局部信息交换技术以及局部数组参数的上下界处理技术等,给出了调用实例并分析了实现技术的正确性和有效性。     

基于网格的分布并行计算策略

网格计算为用户处理很多复杂问题提供了新方法,用网格实现大规模分布并行计算是必然的趋势。文章给出了基于网格中间件Globus Toolkit来实现分布并行计算的两种策略：紧密耦合并行程序和松散耦台并行服务,并给出实现这两种策略的实现方法,为实现分布并行计算提供了新方法。最后根据所提出的并行计算策略,在网格计算环境下实现了一个分布并行计算实例,并给出了相应的试验结果。     

基于OpenMP多核架构下并行蚁群算法研究

研究了一种基于OpenMP技术的多核架构下并行蚁群算法,通过在TSP问题中的实验表明,该算法易于操作,而且充分利用了多核处理器并行计算的优势,提高了算法的运行效率。     

一个基于消息传递接口和面向对象的图像信号处理并行向量库

传统并行软件系统的设计和实现存在着开发效率低、质量难以保证和可移植性差等问题。针对这些问题,采用开发标准并行库的方法加以解决。借鉴高性能嵌入式计算软件计划(high performance embedded computing software initiative,HPEC_SI)的解决方法,基于消息传递接口(message passing interface,MPI)的消息传递机制,对图像/信号处理中的一些典型并行算法以类组件的方式进行封装,设计和实现了具有面向对象特征的、用于图像/信号处理的并行向量库,提供给应用软件开发人员一个良好的开发环境。通过测试和实验证明,该库可以高效地实现相应的向量矩阵并行算法,并具有简单易用、可复用性和可移植性强、效率高的特点。     

格点量子色动力学Grid数值模拟软件的并行计算特征分析

格点量子色动力学(QCD)是从第一原理出发求解QCD的非微扰方法, 通过在超立方格子上模拟胶子场和费米子场相互作用, 其计算结果被认为是对强相互作用现象的可靠描述, 格点计算对QCD理论研究意义重大. 但是, 格点QCD计算具有非常大的计算自由度导致计算效率难以提升, 通常对格子体系采用区域分解的方法实现并行计算的可扩展性, 但如何提升数据并行计算效率仍然是核心问题. 本文以格点QCD典型软件Grid为例, 研究格点QCD计算中的数据并行计算模式, 围绕格点QCD中的复杂张量计算和提升大规模并行计算效率的问题, 开展格点QCD方法中数据并行计算特征的理论分析, 之后针对Grid软件的SIMD和OpenMP等具体数据并行计算方式进行性能测试分析, 最后阐述数据并行计算模式对格点QCD计算应用的重要意义.     

新一代数值预报模式GRAPES的并行计算方案设计与实现

GRAPES(global and regional assimilation and prediction system)是由中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室自主研究开发的中国新一代数值天气预报系统,其目标是科研/业务通用.为了实现这一目标,结合高性能计算机的体系结构设计并实现模式的并行计算是必不可少的.作为核心开发技术之一,GRAPES系统设计并实现了模式的并行计算方案,包括中尺度有限区模式的并行计算和全球模式并行计算.GRAPES模式并行计算版本在IBM-Clusterl600上的测试表明,GRAPES模式的并行计算程序正确、稳定、有效,为其业务化之路奠定了基础,同时也为系统未来的可持续开发、优化创造了条件.     

多核微机基于OpenMP的并行计算

随着四核微机走向市场和八十核处理器在实验室研制成功,多核正引领软件研发发生基础性变化。开发人员需要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。文中探讨在多核微机上进行并行计算的实现技术。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 Studio 2005等对OpenMP的支持;着重探讨了二维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。     

GUI录制回放技术在分布并行计算中的研究与应用

GUI录制回放技术在软件测试自动化领域有着广泛的应用,而这里主要讨论了将该技术运用在分布并行计算中.目前,很多软件其自身已经集成了很好的算法,但由于这些软件是非开源的,所以无法直接将这些算法并行化.利用GUI录制回放技术设计并实现了一套工具;使用这套工具并结合特定的分布式计算平台,并行程序开发人员能够方便快速地将这些软件并行化,并将精力放在并行算法的设计上.     

并行计算构件技术在过程模拟中的应用

本文围绕当前应用领域对并行计算的需求趋势,阐述了高性能计算中的并行构件开发技术的应用前景。提出了分步实现领域专用的SPMD模型下并行库的思想。在此基础上,以神威并行计算机为依托,初步实现了一个颗粒流体系统拟颗粒模拟并行库的设计。实验表明,该方法能有效提高并行程序的开发效率。     

针对复杂系统并行模拟问题的并发式多级矩阵重排算法

在解决复杂化工过程优化与模拟问题时,大规模代数差分方程的存在导致大量的计算时间花费在重复求解稀疏大型线性方程组的过程中。随着并行计算和网络技术的发展,为了提高优化或模拟工作的速度,可以通过将非对称矩阵重排为带边块对角形式,从而实现对线性系统的高效并行求解。本文提出一种基于Kernighan-Lin算法的并发式的多层次矩阵重排策略,它以最小化边块为目标,同时保证尽可能小的负荷非平衡性,从而获得好的重排结果。应用该重排策略可以对大型稀疏矩阵进行压缩和并行重排,提高重排算法的效率。在研究过程中应用了基于该技术的并行计算程序对一系列标准矩阵进行了检验,并与一些现有的算法进行了比较,证明了其有效性和可行性。     

A Modular Collaborative Parallel CFD Workbench

Simulation of physical phenomena on computers has joined engineering mechanics theory and laboratory experimentation as the third method of engineering analysis design. It is in fact the only feasible method for analyzing many critically important phenomena, e.g., quenching, heat treating, full scale phenomena, etc. With the rapid maturation of inexpensive parallel computing technology, and high performance communications, there will emerge shortly a totally new, highly interactive computing/simulation environment supporting engineering design optimization. This environment will exist on the Internet employing interoperable software/hardware infrastructures emergent today. A key element of this will involve development of computational software enabling utilization of all HPCC advances. This paper introduces the concept and details the development of a user-adapted computational simulation software platform prototype on the Internet.     

Matlab的图形处理器并行计算及其在拓扑优化中的应用

针对传统并行计算方法实现结构拓扑优化快速计算的硬件成本高、程序开发效率低的问题,提出了一种基于Matlab和图形处理器(GPU)的双向渐进结构优化(BESO)方法的全流程并行计算策略。首先,探讨了Matlab编程环境中实现GPU并行计算的三种途径的优缺点和适用范围;其次,分别采用内置函数直接并行的方式实现了拓扑优化算法中向量和稠密矩阵的并行化计算,采用MEX函数调用CUSOLVER库的形式实现了稀疏格式有限元方程组的快速求解,采用并行线程执行(PTX)代码的方式实现了拓扑优化中单元敏度分析等优化决策的并行化计算。数值算例表明,基于Matlab直接开发GPU并行计算程序不仅编程效率高,而且还可以避免不同编程语言间的计算精度差异,最终使GPU并行程序可以在保持计算结果不变的前提下取得可观的加速比。     

基于网格计算技术的电力系统分布式并行计算——底层平台设计与实现

文章提出了基于网格计算来实现电力系统分布式并行计算的方案。主要涉及计算池(ComputingPool)的设计、资源的管理与动态分配,以及图论分割和稀疏数值计算库的设计和实现等。文章首先介绍了网格计算应用于电力系统分布式并行计算的概念,在此基础上,分析了基于GlobusR网格计算开发平台实现的以上功能模块。最后对测试平台和测试结果进行了简要的介绍。