基于MPI的FDTD并行算法及其优化策略

由高性能PC机通过网络互联构成的集群(COW)并行计算系统上应用基于消息传递(Message Passing)的方式实现FDTD的并行算法,获得了足够的加速比,有效地解决了传统的FDTD方法计算电大尺寸目标电磁散射问题时的不足.通过区域分割,各个子区域在边界处与其相邻的子区域进行场值的数据传递,从而实现了FDTD算法的并行化.利用并行FDTD方法研究了电磁波的介质层的散射,结果表明并行算法和串行计算结果的一致性,并有效提高计算效率.最后还给出了对算法进行通信隐藏的优化方法,进一步提高了并行计算的效率.     

申威26010众核处理器上一维FFT实现与优化

根据申威26010众核处理器的特点提出了基于两层分解的一维FFT众核并行算法.该算法基于迭代的Stockham FFT计算框架和Cooley-Tukey FFT算法,将大规模FFT分解成一系列的小规模FFT来计算,并通过设计合理的任务划分方式、寄存器通信、双缓冲以及SIMD向量化等与计算平台相关的优化方法来提高FFT的计算性能.最后对所提出算法的性能进行了测试,相比于单主核上运行的FFTW3.3.4库,获得了平均44.53x的加速比,最高加速比可达56.33x,且其带宽利用率最高可达83.45%.     

容错并行算法的性能分析

容错并行算法是一种应用级容错方法,它通过并行复算的方法实现快速的故障恢复.容错并行算法是在并行算法设计的基础上增加了容错设计部分,因此其性能评估必须考虑故障对程序性能的影响.研究了评估故障情况下容错并行算法性能的各种度量,建立了性能模型预测容错并行算法的期望执行时间,以此为基础评估了程序段的运行时间、数据保存开销、故障率以及并行复算加速比等系统参数对容错并行算法性能的影响.     

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.     

点云重建的并行算法

在三维重建问题中,为了提高重建模型的精确度和完整性,需要增大三维重建的数据量,由此会增加重建的计算量和运行时间。针对该问题,对点云重建过程进行并行设计,降低耗时、提高三维重建的效率,提出在多核CPU、GPU架构和CPU/GPU异构环境下点云重建的并行算法,并在不同实验平台上对Kermit和hallFeng数据集进行了点云重建的并行实验。实验结果表明,相比于串行的点云重建算法,点云重建并行算法在保证重建精度的条件下,取得了较好的加速比,并且并行算法具有实验平台和数据规模的可扩展性。     

解大规模线性方程组的Mann迭代并行算法

利用实函数不动点的Mann迭代算法,提出了一种求解大规模线性方程组新的并行算法,分析了算法的并行加速比,讨论了算法在基于消息传递机制的MPI并行环境下的实现流程,给出了并行环境上的实验.该算法适用范围广,数值计算结果表明理论分析与实际计算相符合,算法在并行环境下具有较好的并行度,可适合大规模科学与工程的高性能计算.     

一种三维快速傅里叶变换并行算法

三维快速傅里叶变换在物理计算领域中被广泛地使用.传统并行算法所使用的面划分和块划分方法并不适合稀疏三维向量的傅里叶变换.提出了一种新三维快速傅里叶变换的并行算法,针对稀疏三维向量的傅里叶变换,新算法通过重新调整x,Y,z三个方向的计算顺序,能最大限度地减少计算量以及进程间的通信量,从而减少计算时间,提高并行加速比.详尽的理论分析以及多个高性能计算平台上的实验结果证明:在对稀疏三维向量作傅里叶变换时,新算法优于传统算法.     

基于MapReduce的并行AES加密算法

针对云计算环境的隐私保护问题,采用加密数据存储是一个可行的选择.为了提高数据加密解密的速度,结合云环境的并行计算特点和AES加密算法,设计了一种并行AES加密方案,给出了具体的并行算法,分析了算法的性能,并通过实验证明了方法的有效性.实验结果表明该并行算法在MapReduce模式下,在16核4节点构成的云计算集群上能够达到15.9的加速比,总加密时间减少了72.7%.     

在PC集群上的封闭立方体计算

封闭立方体是联机分析处理中一种有效的数据立方体压缩技术,但封闭立方体的并行算法目前很少有相关文献研究.提出了一种简单而实用的解决方案,即基于MapReduce计算框架,在非共享内存的PC集群上对封闭立方体进行分布式的预计算和查询.相关实验表明,本方法能快速处理千万级的数据,具有较好的线性加速比,而且能够更大地压缩数据立方体存储空间.     

基于多核系统的混合神经网络及应用

借助混沌免疫遗传优化算法对于BP神经网络进行训练,建立基于混沌免疫遗传算法的混合神经网络模型.针对混沌免疫遗传神经网络计算工作量大,训练速度慢的缺点,利用Matlab的Parallel Computing Toolbox对于所建立的混沌免疫遗传神经网络模型进行并行化算法设计实现,并对渤海海区年极值冰厚数据进行预测,对比分析了串行和并行算法的计算效率和加速比,表明基于多核系统的并行化设计算法可以提高加速比和计算效率.