基于网格的并行FFT计算研究

快速傅里叶变换(FFT)在科学和工程领域有着广泛的应用.在网格环境下进行并行FFT计算可以提高运算速度,促进FFT的应用.在介绍了网格计算发展状况的基础上,详细阐述了基于网格的分布式并行计算.实验以FFT算法为背景,在Globus Toolkit 4平台下实现了并行FFT计算,并对实验数据作了分析,说明了基于网格的并行FFT计算的可行性.最后指出网格资源调度对并行计算的重要性.     

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。     

多核计算机上的快速傅里叶变换并行算法

针对现有多核结构上快速傅里叶变换(FFT)并行算法没有利用多级缓存和线程级并行等多核特性问题,通过运用多核多级存储特性合理划分数据,采取子序列FFT计算和多线程并行逐对计算FFT相结合的方法,给出一个N点、一维、有序和基数为2的多核多线程并行计算FFT非递归算法。理论分析和实验结果表明,该算法实用、高效,能获得较好的加速比和可扩展性。     

网格计算环境下分布并行计算的一种实现方法

网格计算为人们处理很多复杂问题提供了新方法。文章利用GlobusToolkit来构建网格计算环境,并把它扩展为分布并行计算的支撑环境,为实现分布并行计算提供了新方法。讨论了任务分布、系统通信和容错机制等关键问题。最后给出了基于网格计算环境下的一个分布并行计算实例,取得了令人满意的实验结果。     

基于CUDA架构的FFT并行计算研究

FFT（快速傅里叶变换）是基于提高DFT（离散傅里叶变换）计算的高效算法,它在众多科学和工程领域都得到了广泛的应用。自FFT算法出现以后,从早期的以降低复杂度到近年以来的大规模并行FFT计算,各种优化算法得到广泛的研究。在并行运算领域中,随着可编程的、并行化GPU的不断推广,特别是通用并行统一计算架构CUDA的出现,极大增强了GPU的计算能力,在编程和优化等方面都有显著地提升。鉴于此,本文在分析FFT算法实现的基础上,研究了一种适合GPU运算的FFT并行计算方法,并通过CUDA架构实现了FFT算法在GPU上的运算。该方法的引入在理论不计算数据传输的情况下,使一维FFT运算时间的复杂度由O（N logN2）可以降到O（N/rlogN2）。通过验证,本文提出的CUDA的并行FFT方法得到较好的加速效果,在精度计算上也符合实际的要求,从而证明了该方法的正确性和有效性。     

非结构粘性直角网格并行算法建立与应用

开展了基于粘性直角非结构网格的并行CFD解算软件的开发研究,工作分两部分：网格分区实现和解算器并行实施,文章介绍了关于CFD解算器并行的实施情况,给出了并行过程中的操作流程,并对一些关键问题进行了讨论。并行计算结果表明项目所采用的并行途径和方法有效,计算结果可靠。     

基于MPSoC平台小波变换并行算法研究

快速小波变换是数字信号处理面临的一个重要问题,针对并行小波算法展开研究,缩减小波变换中卷积运算的规模,提高小波变换过程中的并行效能,以实现小波变换的快速并行计算。通过FFT矩阵代入计算,消去了并行计算过程中的同步通信,降低了乘法运算次数。对算法思想进行了理论分析,说明新算法在短小数据分段情况下能够减少50%~75%的乘法操作;通过搭建两种不同平台进行了对比测试,证明了算法的先进性与有效性。基于FFT矩阵的并行小波变换算法是一种稳定有效的经典小波并行算法。     

复杂地形环境下的电磁覆盖范围并行算法

复杂地形环境下的电磁覆盖范围的仿真计算需要强大的计算能力作为支撑,搭建基于消息传递接口的机群实行并行计算能够解决该问题。基于此,建立复杂地形环境下电磁覆盖范围的并行算法模型,设计并行过程中任务粒度选择和并行性能实验。在实验室多机环境下,仿真计算速度得到提高,为类似并行计算问题的任务粒度选择提供了参考。     

并行计算在弧形翼弹数值仿真中的应用

在以MPICH技术构建的局域网集群系统下,利用并行计算程序进行了超声速弧形翼-身组合体的三维绕流流场数值仿真,得到了弧形翼射弹的流场信息;并且通过对不同数量网格在集群不同结点数目下的计算结果进行分析比较,得出了加速比和并行效率随结点数目变化的规律,发现大规模网格在加速比和并行效率方面性能优越,更适合集群系统的并行计算,同时验证了此集群系统在数值仿真应用中的有效性和优越性,为进行大规模科学工程计算提供了技术支持.     

基于光滑聚集代数多重网格的有限元 并行计算实现方法

基于光滑聚集代数多重网格法实现一种用于结构有限元并行计算的预条件共轭梯度求解方法。对计算区域进行均匀划分,将这些子区域分配给各个进程同时进行单元刚度矩阵的计算,并组合形成分布式存储的整体平衡方程。采用光滑聚集代数多重网格预条件共轭梯度法对整体平衡方程进行并行求解,在天河二号超级计算机上进行数值试验,分析代数多重网格的主要参数对算法性能的影响,测试程序的并行计算性能。试验结果表明该方法具有较好的并行性能和可扩展性,适合于大规模实际应用。     

一个基于OGSA规范的网格计算过程表示模型

提出一个基于网格服务树的网格计算过程的表示模型。对网格服务、网格计算过程、网格服务树、网格给出了形式化的定义，描述了一个网格计算过程表示模型，并给出了实现的机制和算法，最后给出利用Webservice技术的模拟试验的方法。分析和实验结果表明，该模型有效地表示了基于WAN或Internet的网格计算过程，符合OGSA规范。该模型适合网格系统的构建、监测以厦基于Webservice机制的Internet的QoS管理等应用领域。     

一种基于预测的反馈网格作业调度模型*

网格计算中的资源是动态和异构的,常规的静态作业调度方法不适宜网格计算环境,对于网格计算中一类并行计算的有效执行有赖于网格资源（CPU和网络带宽等）与作业的有效匹配。提出了一种基于资源预测结果对作业进行调度的策略,首先阐述了网格主机负载预测的研究成果——IAR模型,并提出了一种预测网络带宽的工具——网络性能平面,利用资源预测结果构造了一种反馈作业调度模型并对一类基于时间平衡的作业进行实验。结果表明,该模型在与其他诸多方法比较中,取得了执行时间较短和稳定性较好的效果。     

网格并行计算模型研究

分析了传统分布式并行计算和网格基础上并行计算技术应用中存在的问题,将Log P并行计算模型拓展到网格上,给出双层Log P模型和设计策略,针对网格特点对CG并行算法进行了改进,取得了很好的效果.     

基于网格的并行算法研究

分析了传统分布式并行计算和网格基础上并行计算技术应用中存在的问题。然后将LogP并行计算模型拓展到网格上,给出双层LogP模型和设计策略。针对网格特点对CG并行算法进行了改进,并有很好的效果。     

基于网格的CG并行计算研究

分析了传统分布式并行计算和网格,以及并行计算技术应用中存在的问题,将LogＰ并行计算模型拓展到网格上,给出双层LogＰ模型和设计策略。针对网格特点对CG并行算法进行了改进,并取得了很好的效果。     

基于MPI的伪谱法大涡模拟并行计算的研究

使用伪谱方法的大涡模拟准确、高效,但在高雷诺数情况下,计算量仍然非常巨大,需要采用并行方法,但是快速傅里叶变换的并行算法在实际应用中有很大的困难。针对这一问题,提出了一种新的基于MPI的伪谱法大涡模拟的并行计算方法。通过实例验证,该方法准确、易行、稳健,并且可以大幅提高计算速度,节省计算时间,这对大涡模拟在工程中的广泛应用具有重要意义。     

基于Fork/Join框架的等值面快速生成并行算法

针对传统串行等值面提取算法在处理离散点数量多、网格点密度大的数据时生成效率差的问题,提出一种新的基于Fork/Join框架下的等值面快速生成并行算法。通过对传统串行算法中的关键步骤进行并行计算可行性分析,提出可以实施并行计算的四个单独步骤:离散点数据网格化处理、等值点计算、等值线追踪与光滑、等值面标记识别。通过将并行计算作用于等值面生成的这四个步骤中,减少了等值面计算的执行时间,加快了等值面的生成速度。实验结果表明,在数据计算量较大时,与传统串行算法相比,并行算法能在2秒内快速生成等值面,最大加速比高于5.0,提高了等值面的生成效率并取得了良好的绘制效果,满足了高实时性的业务需求。