高性能计算及其相关新兴技术

回顾高性能计算的发展历史,评述网格计算、云计算及其与高性能计算之间的关系,阐释新兴技术大数据和物联网,比较大数据、云计算与高性能计算的性能并分析其彼此间的关系.介绍代表国际高性能计算领域发展趋势的普适高性能计算以及作者在普及型高性能计算机研制方面的最新进展.指出高性能计算存在的一些难题,以及研制千万亿次以上的高性能计算机所面临的挑战.     

关于广泛开展高性能计算课程的教学探讨

高性能计算的广泛应用,说明开展高性能计算教学的必要性.根据开展高性能计算课程教学的可行性,提出了课程的基本教学方法:用PC机组建计算网络以及基于移植性较强并提供免费技术支持的MPI并行平台.在Windows操作系统上,虚拟Unix系统以模拟高性能程序设计.条件准许时,把设计成功的高性能计算程序推广到高性能计算系统上运行.在教学实践过程中证明,采用这种教学方法开展高性能计算的教学工作,对提高学生的自身能力,取得了良好的教学效果.     

高性能定制计算机

针对高性能计算机系统批量生产逐渐减少的情况，通过比较分析发现高性能计算机的结构设计和环境特点不能满足通用的要求，高性能计算机更适合定制制造。从系统结构的角度给出了定制计算的概念，指出未来高性能计算的发展方向应该是高性能定制计算机。研究并讨论了定制计算的设计环境和应用编程环境，分析表明高性能定制计算机技术是可行的。     

高性能计算技术发展概述

随着科技发展,高性能计算技术已经成为一个国家综合实力的体现.简单介绍高性能计算技术的发展历史,指出了高性能计算技术未来发展的方向和趋势.介绍现代常见的几种高性能计算方式:集群、网格和云计算以及最新的高性能计算方式CPU+ GPU技术,并进行了对比.     

高性能计算新兴技术

本文针对高性能计算新兴技术的发展,阐释高性能计算新兴技术如云计算和大数据的定义及其关键技术和发展,分析它们与高性能计算的技术关联性和彼此间的应用关系,并对高性能计算的未来发展做出简要分析.     

CUDA平台下多核GPU高性能并行编程研究

现代CPU拥有强大的计算能力.文中提出了利用GPU解决高性能计算的问题,包括GPU编程的方法、高性能计算问题的划分原则等.实验表明,CPU高性能计算相比多核CPU具有更高的效率.     

国产万亿次桌面超级计算机——“倚天”

我国服务器主要厂商浪潮集团推出万亿次桌面超级计算机“倚天”，标志着我国在桌面超级计算机领域达到国际领先水平，将缓解高性能计算资源的紧张局面。推动我国科研计算步入“万亿次普及时代”。     

湖南省气象局远程高性能计算环境的设计与实现

湖南省气象局依托国家超级计算长沙中心,建立了我省第一个远程高性能计算终端用户.针对远程环境的搭建,首先分析了湖南省气象局在高性能计算方面的需求,然后从省级气象部门业务计算需求出发,重点阐述了以高性能计算机集群"天河一号"为计算资源的远程计算环境的系统架构以及主要技术路线与方法.考虑到远程高性能强大的计算能力和省级气象部门作业提交的复杂需求,又进一步设计了湖南省远程高性能任务调度的系统流程以及保障远程计算环境高速稳定的多层面方案.最后也给出了高分辨率中小尺度WRF模式在该环境下运行的实际情况,计算速度改善非常明显.     

电子信息

<正>子午工程专用高性能计算平台建成国家重大科技基础设施子午工程专用高性能计算平台——12万亿次刀片式超级计算机建成。该计算平台是子午工程研究与     

面向高校科研人员的高性能集群计算科研平台建设研究

提出一种面向高校科研人员的高性能集群计算科研平台建设方案,该方案包括平台逻辑架构、物理架构、硬件方案和高性能集群计算科研平台要达到的预期目标。该建设方案可以为高校科研人员建设高性能集群计算科研平台提供参考。     

结构高性能计算中的并行有限元方法

综述了在结构高性能计算中的并行有限元方法的研究现状,其中包括利用普通微机构建的并行计算集群(通常称为Beowulf系统),对该领域的未来发展趋势作了展望;指出了在未来结构高性能计算中,网络并行计算集群环境下的并行有限元方法必定成为一种重要的必不可少的方法。     

密码服务器系统安全体系结构分析与研究

针对大型密码服务系统性能扩充和功能扩展的应用需求,从易用性、安全性、可扩展性方面分析了CDSA、CCA、Cryptoki和Cryptlib等密码安全体系结构及其安全API的特点.设计了密码集群系统的安全体系结构与安全API接口.对原型系统进行了实验和测试.使用20块SSX04芯片并行签名,可以实现1100次/s的系统总体签名（1024bits）速度.使用10块对称算法芯片并行加密（ECB模式）,可以实现312.6 Mbps的对称加密速度.表明该体系结构具有较好的扩展性.     

采用动态缓冲池的SOAP并行通信模型

为了提高simple object access protocol（ SOAP）的通信性能,有效地支持多机群网格上的并行计算,提出了SOAP并行通信模型．利用并发数据流、动态缓冲池技术、压缩编码技术和并行流水机制,通过内存储器实现了通信资源和计算资源的并行运行．描述了模型的主要部件、体系结构和通信过程．分析和实验表明,该模型具有良好的通信效率并可有效支持并行计算,能满足网格并行计算的需求．     

自然参数法测斜计算的精度分析

自然参数法是继圆柱螺线法和最小曲率法之后提出的一种测斜计算新方法,在井眼轨迹设计与计算中有着广泛的用途。使用数学试验方法对自然参数法的计算精度进行分析发现,自然参数法与圆柱螺线法和最小曲率法计算出的井底距离平均相差约每千米0.02 m和0.2 m。统计分析和实际算例表明,自然参数法用于旋转钻进和滑动钻进井段都具有很高的计算精度。     

矿储量动态计算模型

本文描述如何建立一个矿储量动态计算模型,并分析了计算误差的原因。     

Heterogeneous parallel computing accelerated iterative subpixel digital image correlation

Parallel computing techniques have been introduced into digital image correlation(DIC) in recent years and leads to a surge in computation speed. The graphics processing unit(GPU)-based parallel computing demonstrated a surprising effect on accelerating the iterative subpixel DIC, compared with CPU-based parallel computing. In this paper, the performances of the two kinds of parallel computing techniques are compared for the previously proposed path-independent DIC method, in which the initial guess for the inverse compositional Gauss-Newton(IC-GN) algorithm at each point of interest(POI) is estimated through the fast Fourier transform-based cross-correlation(FFT-CC) algorithm. Based on the performance evaluation, a heterogeneous parallel computing(HPC) model is proposed with hybrid mode of parallelisms in order to combine the computing power of GPU and multicore CPU. A scheme of trial computation test is developed to optimize the configuration of the HPC model on a specific computer. The proposed HPC model shows excellent performance on a middle-end desktop computer for real-time subpixel DIC with high resolution of more than 10000 POIs per frame.     

复宗量菲涅耳积分的数值计算

在一致性绕射系数的计算等方面，菲涅耳积分尤其是复宗量菲涅耳积分的数值计算问题非常突出。本文给出的计算复宗量菲涅耳积分的小宗量级数展开和大宗量渐进展开表达式使得整个复平面的菲涅耳积分计算误差小于１０－ ６，并进一步找到了小宗量与大宗量的衔接部分。这种方法具有运算速度快，占用内存少的优点     

次最优概率和集中式MSJPDA算法

针对集中式多传感器联合概率数据互联(MSJPDA)并行算法经常出现滤波发散的现象,以及集中式MSJPDA算法实现复杂且运算量大的问题,对并行结构的MSJPDA算法进行了合理的修正,修正后的算法在滤波时运用概率数据互联的思想对各传感器的修正量进行概率加权,将次最优联合概率数据互联算法引入到集中式MSJPDA算法,简化后算法在性能接近的情况下有效地减少了运算量.仿真比较与分析结果表明,本文算法的综合性能更优越.     

低复杂度和低译码时延TPC迭代译码算法

现有的TPC串行迭代译码结构复杂度相对较高,译码时延较大,而低译码延时的Argon并行迭代译码结构则与串行结构相比有一定的性能损失。针对这些问题,本文提出了一种并行改进迭代译码结构。使用该改进并行迭代译码结构能够达到和串行结构相同的译码性能,并且译码时延降低为串行结构的一半。为了进一步降低译码复杂度和译码时延,在低可信度码元的搜索,候选码字欧氏距离的计算以及似然码字和竞争码字的搜索方面进一步作了优化。其中在欧氏距离的计算中采用格雷编码的测试图样,较大的减少了译码复杂度。最后完成了TPC译码并行改进结构的硬件实现,实测表明4次迭代的TPC译码器可以达到28Mbps的译码速度。     

基于三维标量场的光线投射并行体绘制算法

针对大规模三维标量场相关算法计算量大且数据绘制速度慢、不能满足用户实时需求的问题,在研究和总结三维标量场和体绘制关键技术的基础上,对体绘制的原理进行了深入探讨,重点研究了体绘制中的光线投射算法。利用集群多节点的并行优势,对体绘制的光线投射算法进行了改进,采用MPI并行编程模式,成功地将该算法运行于PC集群环境中,并应用于三维城市建模,充分发挥了集群的高性能计算,大大提高了绘制效率。实验结果表明,该算法具有良好的并行效率和可视化效果。