Research on Parallel Algorithm of Fdge Extraction Based on Multi-processor

随着处理器由高主频的单核处理器逐步转向片上多核处理器(CMP),计算机并行处理能力不断提升.通过分析GIS串行算法面临的性能瓶颈,利用CMP的优势,采用线程级并行处理栅格数据.针对边缘提取算法,深入分析和比较了MPI、OpenMP等当前主流的并行编程模式,提出了并行性能估计模型.基于OpenMP编程模型分析线程数、调度方式和分块大小对算法并行性能的影响,实现边缘提取最优并行.实验证明,性能评估模型能够准确预测CMP环境下的并行性能,基于OpenMP实现的边缘提取并行算法能够提高图像边缘提取效率.     

面向层次化NoC的混合并行编程模型

为更好发挥多核处理器的硬件性能,针对层次化的片上网络架构,提出MPI/OpenMP混合并行编程模型。运用基于MPI的任务级并行模型实现片内簇间的高效通信,采用OpenMP模型实现簇内四核的通信、同步和数据交换。实验结果表明,与单一并行编程模型相比,混合并行编程模型加速比提高了20%~50%。     

多层次并行体绘制算法的研究与应用

三维数据场的体绘制技术是科学可视化中一个重要的研究方向,本文在研究和总结体绘制的发展历程与关键技术的基础之上,着重研究了体绘制中的光线投射算法,结合多核处理器机群系统,提出并实现了一种基于多层次并行编程模型的并行光线投射体绘制算法,并成功地将该算法应用于三维城市浅层地质模型,取得了良好的可视化效果。分别对MPI环境和多层次并行编程MPI+OpenMP环境下的光线投射算法进行了不同计算规模的性能比较实验。实验和分析表明,多层次并行光线投射体绘制算法加快了体绘制的速度,MPI+OpenMP多层次并行模型性能高于纯MPI编程模型的性能。     

SGI系统上星载SAR并行成像算法

对星载合成孔径雷达(SAR)并行处理算法在分布式共享存储器(DSM)HPC平台下的实现作了深入研究，对比了用消息传递和OpenMP两种并行编程模型实现的并行方案，在此基础上提出了基于进程的共享变量并行模型。这种模型克服了前两种模型的缺点，经过实验测试和实际SAR成像应用，证明是一种高效、稳定的并行方案。     

基于OpenMP的AVS并行编码算法研究与实现

为了提高新一代音视频编解码技术标准AVS的编码速度,利用OpenMP在多核处理器平台上研究并实现了AVS的GOP级、条带级,帧级和基于任务队列模型的帧级并行编码算法.对CIF格式的视频序列进行了测试,在四核处理器平台上加速比最高能达到3.82x.另外,基于任务队列模型的帧级并行算法在保持图像质量不变的基础上解决了帧级并行算法加速比偏低的缺点.实验结果表明,OpenMP是一种简单而有效的并行化编程工具,基于OpenMP的各个AVS并行编码算法与原串行算法相比,编码速度都有显著提高.     

基于多核CPU的并行程序在指控系统中的应用

简单介绍了多核处理器产生背景和原理,分析了多核处理器和基于多线程的并行程序设计在指控系统中的应用前景,介绍了并行应用的编程过程。最后在Microsoft Visual Studio.Net 2005环境下采用OpenMP编程实现了指控系统中一个算法的并行化,并根据多次运行给出该程序在不同线程数目下的平均耗时,验证和分析了基于多核CPU的并行程序的性能。     

基于SMP集群的多层次并行编程模型与并行优化技术*

详细描述了适用于SMP集群这种多层次并行体系结构的混合并行编程模型MPI／OpenMP,它提供了实现SMP节点间和节点内多层次并行的机制。在此基础上结合实用的性能评价方法,分别介绍了MPI,OpenMP和单处理器三个层次上的一些常用和有效的并行优化技术,并指出单处理器性能优化是提高并行程序性能一个不容忽视的问题。     

多核处理器并行编程模型的研究与设计

为了在多核处理器上充分利用多核资源以提升程序性能,研究了多核处理器的体系结构和多核环境下可能影响并行程序性能的因素,实现了基于任务的并行编程模型.该模型提供了单任务数据并行和多任务并行两种并行处理方式,其中单任务数据并行使用cache块技术划分数据集,多任务并行使用任务密取的任务调度策略.用该模型实现了计算斐波那契数列的递归算法,实验结果表明,使用该模型编写多核并行程序可以达到较高的相对于串行计算的加速比.     

基于Docker的MPI和OpenMP混合编程

针对当前搭建集群并行系统复杂且耗时等问题,提出基于Docker搭建并行系统。介绍轻量级虚拟化技术Docker的核心概念和基本架构,并基于Docker技术在Linux平台上搭建集群并行开发环境。简要阐述并行计算的思想,叙述MPI和OpenMP并行计算的基本概念和特点,针对矩阵并行乘法的算法建立MPI和OpenMP的混合编程模型,并给出混合编程模型与MPI并行编程模型以及OpenMP并行编程模型的性能对比,分析出现差异的原因。基于该混合编程模型比较Docker与传统物理机两者搭建的并行系统的并行效率。     

基于FPGA的嵌入式多核处理器及SUSAN算法并行化

给出了四核心嵌入式并行处理器FPEP的结构设计并建立了FPGA验证平台.为了对多核处理器平台性能进行评测,提出了基于OpenMP的3种可行的图像处理领域的经典算法SUSAN算法的并行化方法:直接并行化SUSAN、图像分块处理和多图像并行处理,并对这3种并行算法在Intel四核心平台和FPEP的FPGA验证平台上进行性能测试.实验表明,3种并行算法在两种四核心平台下均可获得接近3.0的加速比,多图像并行处理在FPEP的FPGA验证平台可以获得接近4.0的加速比.     

MPI和OpenMP混合并行模型下的遥感编目信息检索

目的 空间位置检索是遥感影像检索中的关键步骤,为进一步提高海量遥感影像编目数据定位检索效率,降低误检率,提出一种基于MPI和OpenMP混合编程模型对射线法进行多层次并行化实现。方法 首先完善传统射线法处理点在多边形边上以及射线与边的端点相交的情况;其次采用MPI实现基于程序层面多机并行,OpenMP实现算法层面单机多线程并行,通过开启多个线程同时处理多边形的各个点,判断它们是否在另一个多边形的内部。结果 当系统中所有节点开启线程数之和等于主节点的最佳线程数时,全局计算速度达到最佳。混合并行算法相比串行算法检索时间减少50%以上,效率更高。结论 MPI+OpenMP混合并行比普通的串行执行、单纯MPI并行或单纯OpenMP并行执行空间定位检索算法效率显著提高,这种并行方案普遍适用于集群环境下的并行程序,并且可以进一步拓展到其他图像处理算法领域。     

颗粒复合材料代表体元并行建模算法研究

为了利用细观力学方法研究复合固体推进剂材料的力学性能,需要建立具有代表性的推进剂细观胞元模型,针对当前算法普遍存在的计算效率低下问题,依据分子动力学思想生成颗粒堆积模型的性能特性,通过分析负载均衡和消息通信,提出了并行模型的三个准则,设计了区域分解的并行策略,并利用共享存储并行和分布式存储并行两级并行手段实现了并行算法。最后在IBMBladeCenter集群平台上通过实例证明算法可以缓解负载均衡并缩减通信开销,上述试验数据验证了算法的高效性,达到了提高胞元生成效率的目的。     

混合并行技术在激光化学反应模拟中的应用

为提高激光化学反应模拟效率,在半经典分子动力学模拟中引入混合并行技术和双层并行思想。基于MPI+OpenMP混合模型设计并实现激光化学反应双层并行模拟算法,上层基于MPI实现节点间的原子分解并行,下层基于OpenMP实现节点内的多线程矩阵并行乘法。在SMP集群中测试表明,模拟大分子体系激光化学反应并行效率可达60%以上。因此,应用混合并行技术可有效提高激光化学反应模拟效率。     

基于值-剖面的OpenMP运行时优化系统

本文设计并实现了一个基于值一剖面的OpenMP运行时优化系统CCRG OpenMP。它能够根据常见的值的组合优化并行区域，并且在运行时只有并行区代码需要重编译和管理。CCRG OpenMP基于动态重编译技术，避免了目前静态多版本技术的不足。同时，值-剖面的收集和分析由独立的动态优化器线程完成，降低了动态重编译引入的开销。SPEC OMP2001基准测试表明，我们基于值一剖面的Open MP优化系统能够较大地提高程序性能。     

一种基于OpenMP的并行混合PVS算法*

针对传统串行混合PVS(Principal Variation Search,主要变例搜索)算法的计算量大、执行耗时长和无法利用多核资源的不足,提出了一种基于OpenMP(Open Multi-Processing)的并行混合PVS算法,该算法应用了PVSplitting(主要变例分裂)策略,自底向上将博弈树每一层的首个PV结点的每个分支的搜索线程化,利用多核CPU并行执行,并对临界区和线程调度进行了合理设计,以提高搜索效率。最后,基于一个真实的中国象棋博弈系统进行了实验,结果表明该算法拥有较高的剪枝率和加速比,能够明显提升混合PVS算法的执行性能。     

OpenMP并行程序的编译器优化

OpemMP标准以其良好的可移植性和易用性被广泛应用于并行程序设计。该文讨论了OpenMP并行程序的编译器优化算法，在编译过程中通过并行区合并和扩展，实现并行区重构，并在并行区中实现了基于跨处理器相关图的barrier同步优化。分析验证表明，这些优化策略减少了并行区和barrier同步的数目，有效地提高了OpenMP程序的并行性能。     

多核环境下AREM模式混合并行计算研究

使用多核处理器已成为构建高性能计算机系统的主流方式。结合多核高性能计算机系统集共享内存结构和分布式内存结构于一体的体系结构特点,对AREM模式开展MPI/OpenMP混合并行计算研究与实现。性能测试结果表明,使用MPI/OpenMP混合并行计算可以将并行应用扩展至更大处理机规模,缩短计算时间,不对原程序结构做大的改动、以增量方式和较小的并行化代价,取得比较好的并行计算效果。     

Parallelisation of storage cell flood models using OpenMP

This paper describes the implementation and benchmarking of a parallel version of the LISFLOOD-FP hydraulic model based on the OpenMP Application Programming Interface. The motivation behind the study was that reducing model run time through parallelisation would increase the utility of such models by expanding the domains over which they can be practically implemented, allowing previously inaccessible scientific questions to be addressed. Parallel speedup was calculated for 13 models distributed over seven study sites and implemented on one, two, four and in selected cases eight processor cores. The models represent a range of previous applications from large area, coarse resolution models of the Amazon, to fine resolution models of urban areas, to orders of magnitude smaller models of rural floodplains. Parallel speedups were greater for larger model domains, especially for models with over 0.2–0.4 million cells where parallel efficiencies of up to 0.75 on four and eight cores were achieved. A key advantage of using OpenMP and an explicit rather than implicit model was the ease of implementation and minimal code changes required to run simulations in parallel.