并行LU分解的通信模式在WDM环网上的波长分配算法

波长分配是光网络设计的基本问题，设计波长分配算法是洞察光网络通信能力的基本方法．不同的并行算法具有不同的通信模式，如何在光互连网上实现这些通信模式，是当前一个颇受关注的研究领域．本文基于WDM环网络，针对矩阵的并行LU分解，构造了一种并行LU分解的通信模式，讨论了将该通信模式嵌入在环形光网络中的波长分配问题．在解决该问题的过程中，得到了将一种特殊的二分图结构的通信模式嵌入在环网中的波长分配算法．通过分析和证明得到了在WDM环网上实现该并行LU分解通信模式所需的最小波长数．     

并行BP算法在WDM环网上的波长分配

波长分配是光网络设计的基本问题,设计波长分配算法是洞察光网络通信能力的基本方法。不同的并行算法具有不同的通信模式,如何在光互联网上实现这些通信模式,同时优化波长分配问题,是当前一个颇受关注的研究领域。神经网络计算的一个重要特点是大规模并行计算,该文基于WDM环网络,讨论了在其上实现并行BP算法的波长分配问题,设计了将完全二分图结构Kmn,通信模式嵌入环网的方案,给出了在WDM环网络上实现并行BP算法所需的最小波长数。     

并行FFT的通信模式在一组规则WDM光互连网络上的波长分配

在光互连网络上实现并行算法的通信模式是当前一个颇受关注的研究领域,基于顺序映射和移位逆序映射两种不同的嵌入方式,分析了在一组规则WDM光网络上实现并行FFT的通信模式所需的波长数．结论表明：将并行FFT的通信模式嵌入在线性阵列、环、二维mesh和二维torus光网络上。采用移位逆序映射方式比采用顺序映射方式所需的波长数少．     

光RP(k)网络上Hypercube通信模式的波长指派算法

波长指派是光网络设计的基本问题,设计波长指派算法是洞察光网络通信能力的基本方法.基于光RP(k)网络,讨论了其波长指派问题. 含有N=2n个节点的Hypercube通信模式,构造了节点间的一种排列次序Xn,并设计了RP(k)网络上的波长指派算法.在构造该算法的过程中,得到了在环网络上实现n维Hypercube通信模式的波长指派算法.这两个算法具有较高的嵌入效率.在RP(k)网络上,实现Hypercube通信模式需要max{2,(5(2n?5/3(}个波长.而在环网络上,实现该通信模式需要复用(N/3+N/12(个波长,比已有算法需要复用(N/3+N/4(个波长有较大的改进.这两个算法对于光网络的设计具有较大的指导价值.     

WDM光网上的Hopfield网波长分配算法的实现

讨论了在线性和环形WDM光网络上实现Hopfield网络的波长分配问题。给出了在线性和环形WDM光网络上实现并行Hopfield算法的通信模式所需波长数的下限值,分别设计了将该通信模式嵌入在上述简单WDM光网络上的波长分配方案,并给出了在该方案下实现Hopfield网络所需的波长数。     

WDM光网上的Hopfild网波长分配算法的实现

讨论了在线性和环形WDM光网络上实现Hopfield网络的波长分配问题。给出了在线性和环形WDM光网络上实现并行Hopfild算法的通信模式所需波长数的下限值，分别设计了将该通信模式嵌入在上述简单WDM光网络上的波长分配方案，并给出了在该方案下实现Hopfield网络所需的波长数。     

光学向量矩阵乘法研究

向量矩阵乘法运算是数值计算中基本的运算,广泛应用于线性方程组求解、图像处理、数字信号处理、人工智能等多个领域。目前向量矩阵乘法的实现方法有很多种,其中用光学方式实现向量矩阵乘法的方法因其所特有的并行性和乘法性质,在解决这类二维信息处理问题时独具优势而受到研究者们的青睐。对光学向量矩阵乘法的研究进行了深入的分析和总结,综述国内外各种光学矩阵乘法实现的理论和方法,并阐述作者研究的基于三值光学逻辑处理器的实现方法,该方法具有结构简单、易于微型化、计算精度高等优点。     

基于MPSoC并行调度的矩阵乘法加速算法研究

矩阵乘法是数值分析以及图形图像处理算法的基础,通用的矩阵乘法加速器设计一直是嵌入式系统设计的研究热点。但矩阵乘法由于计算复杂度高,处理效率低,常常成为嵌入式系统运算速度的瓶颈。为了在嵌入式领域更好地使用矩阵乘法,提出了基于MPSoC(MultiProcessor System-on-Chip)的软硬件协同加速的架构。在MPSoC的架构下,一方面,设计了面向硬件约束的矩阵分块方法,从而实现了通用的矩阵乘法加速器系统;另一方面,通过利用MPSoC下的多核架构,提出了相应的任务划分和负载平衡调度算法,提高了并行效率和整体系统加速比。实验结果表明,所提架构及算法实现了通用的矩阵乘法计算,并且通过软硬件协同设计实现的多核并行调度算法与传统单核设计相比在计算效率方面得到了显著的提高。     

大规模3D并行分层可扩展矩阵乘法的递阶优化方法

为进一步提高大规模平台上可扩展矩阵乘法的并行计算效率,提出一种并行分层可扩展矩阵乘法的递阶优化方法。首先,在可扩展矩阵乘法算法(SMM)算法枢轴行和枢轴列通信研究基础上,利用分层方式在更高等级上对网格进行矩形群划分,实现矩阵乘法的二维计算向三维计算转变,并设计对应的集群内通信和集群间通信过程,实现SMM乘法的递阶并行优化(HSMM);其次,对所提HSMM算法进行理论分析,分情况对其通信成本进行分析和预测,推导出最佳计算成本的集群数选取方式;最后,通过在Grid5000和BlueGene/P测试平台实验,验证了所提算法有效性和理论分析的正确性。     

一套二进制向量-矩阵乘法运算的光计算系统

对计算机前沿领域的光计算进行了讨论研究,介绍了光计算的核心运算器——光学向量-矩阵乘法器的工作原理,从实验角度出发,设计出了一套性能稳定的可实现二进制向量-矩阵乘法运算的光计算系统,并分析了此套系统的光学原理和性能特点。此系统具有矩阵乘法运算、数码显示、电压输出等功能,是一套实用性很强的教学科研演示产品,对光学乘法器以及光计算的研究具有一定的指导意义。     

并行FFT通信模式在WDM双环网上的波长分配

波长分配是光网络设计的基本问题。快速傅立叶变换（FFT）在数字信号处理、图像处理等领域有着广泛的应用,WDM双环网受到广泛的关注。提出一种递归的嵌入算法FFT-DLN,针对4种基本嵌入算法生成法、对折嵌入算法、顺序映射和逆序映射,得到在WDM双环网上实现并行FFT的通信模式所需的波长数均为N/8（N≥8）。通过分析发现,对于相同规模的傅立叶变换,递归的对折嵌入算法和逆序映射具有更短的执行时间。     

Routing and wavelength assignment for 3-ary n-cube communication patterns in linear array optical networks for n communication rounds

k-ary n-cubes are a class of communication patterns that are employed by a number of typical parallel algorithms. This paper addresses the implementation of parallel algorithms with bidirectional 3-ary n-cube communication patterns on a bidirectional linear array WDM optical networks when the information is transmitted one dimension after another. By giving an embedding scheme ?, we prove the optimal number of wavelengths under ? and design a routing and wavelength assignment strategy of it.     

Routing and wavelength assignment for hypercube in array-based WDM optical networks

Hypercube is one of the most versatile and efficient communication patterns shared by a large number of computational problems. As the number of edges in hypercube grows logarithmically with the size of networks, the complexity of network topologies can be significantly reduced to realize hypercube in optical networks by taking advantage of the parallel transmission characteristic of optical fibers. In this paper, we study the routing and wavelength assignment for realizing hypercube on WDM optical networks including linear arrays and rings with the consideration of communication directions. Specifically, we analyze this problem for both bidirectional and unidirectional hypercubes. For each case, we identify a lower bound on the number of wavelengths required, and design the embedding scheme and wavelength assignment algorithm that uses a provably near-optimal number of wavelengths. In addition, we extend the results to meshes and tori. By our embedding schemes, many algorithms, originally designed based on hypercubes, can be applied to optical networks, and the wavelength requirements can be easily derived using our obtained results.     

有固定波长转换器的全光环网波长分配算法

采用波分复用技术的全光网是目前宽带网络研究的方向之一,波长分配是其中主要的算法问题,具有重要的理论和应用价值.研究了具有任意固定波长转换器的环形光网上的波长分配问题.首先,提出了两个对环网上的请求集合预处理的算法,这两个算法可以将请求集合分解成一些连续的循环序列;然后,采用置换群来描述具有固定波长转换器的光环网,基于这种数学表示,提出了对环网上的波长信道进行分解的算法;基于这些算法,进一步提出了一个波长分配算法,该算法对于环形光网上的任意固定转换模式都能给出一个较好的波长分配方案.     

一种稀疏波长转换光网络中的波长分配算法

研究了具有波长转换功能的WDM光网络的分类以及已有的几种波长分配算法,分析了波长分配算法的一般流程。文中以波长变换次数最少做为所提出的波长分配算法的主要优化目标,根据WDM光网络中的节点是否具有波长转换的功能,结合等价光路由替换的思想,提出了在稀疏有限波长转换光网络中的一种启发式的波长分配算法。仿真实验表明,当光网络中的连接请求量较大时,该算法的阻塞率低于已有的一些波长分配算法,连接能力有了较大提高。     

基于博弈均衡的WDM光网络动态恢复策略

提出一种基于博弈论和D*思想的动态均衡启发式算法，求解波分复用(WDM)光网络中波长级恢复问题。算法将网络中的各边代价与当前波长使用情况综合考虑，运用博弈论原理动态构建估计函数，实现了WDM光网络的高效恢复。仿真结果表明，该算法能有效地降低光路阻塞，提高恢复率，其快速和智能特性能够满足恢复时间的要求。     

Ant colony optimization for dynamic routing and wavelength assignment in WDM networks with sparse wavelength conversion

Since optical WDM networks are becoming one of the alternatives for building up backbones, dynamic routing, and wavelength assignment with delay constraints (DRWA-DC) in WDM networks with sparse wavelength conversions is important for a communication model to route requests subject to delay bounds. Since the NP-hard minimum Steiner tree problem can be reduced to the DRWA-DC problem, it is very unlikely to derive optimal solutions in a reasonable time for the DRWA-DC problem. In this paper, we circumvent to apply a meta-heuristic based upon the ant colony optimization (ACO) approach to produce approximate solutions in a timely manner. In the literature, the ACO approach has been successfully applied to several well-known combinatorial optimization problems whose solutions might be in the form of paths on the associated graphs. The ACO algorithm proposed in this paper incorporates several new features so as to select wavelength links for which the communication cost and the transmission delay of routing the request can be minimized as much as possible subject to the specified delay bound. Computational experiments are designed and conducted to study the performance of the proposed algorithm. Comparing with the optimal solutions found by an ILP formulation, numerical results evince that the ACO algorithm is effective and robust in providing quality approximate solutions to the DRWA-DC problem.