一种面向分布式系统的核外存储策略

核外计算是解决计算机内存不足的一种有效方法。该文面向分布式系统提出了核外存储模型,采用面向对象的方法,在工作站机群系统上实现了处理核外数组的编程接口,并且通过采取对局部数组文件分布进行优化、自适应的数据筛选和数据预取等方法,进一步提高了核外计算性能。     

实时嵌入式操作系统中核外I/O的实现

传统操作系统核内驱动的I/O结构无法满足嵌入式操作系统的需要，核外I/O技术的实现难点是如何将外部中断从核内引向核外，分析了基于信号机制的核外I/O的实现方法，并提出了一种由系统核心ISR直接跳转到核外驱动程序ISR的核外硬中断方法及其实现方法。     

基于核外计算的Datalog引擎设计与实现

随着新兴技术的迅速发展,领域软件对开发效率提出了新的要求. Datalog语言作为一门具有简洁语法和良好语义的声明式编程语言,能帮助开发人员快速开发和解决问题,近年来越来越受到重视与欢迎.但解决真实场景问题时,现有的单机Datalog引擎计算规模往往受限于内存容量大小,不具有可扩展性.为解决上述问题,设计并实现基于核外计算的Datalog引擎.方法首先设计一系列计算Datalog程序所需的支持核外计算的操作算子,然后将Datalog程序转换合成带核外计算算子的C++程序,接着方法设计基于Hash的分区策略和基于搜索树剪枝的最少置换调度策略,将相应的分区文件调度执行计算并得到最终结果.基于该方法,实现原型工具DDL (disk-based Datalog engine),并选取广泛应用的真实Datalog程序,在合成数据集以及真实数据集上进行实验,实验结果体现了DDL良好性能以及高可扩展性.     

核外计算中的几种I/O优化方法

大数据量应用问题引入核外计算模式，由于访问磁盘数据的速度比较慢，I／O成为核外计算性能重要的限制因素．提出了一种使用运行库进行I／O优化的方法，给出了3种有效的优化策略：规则区域筛选、数据预取和边缘重用．编程人员可针对不同的应用问题使用相应的优化API来缩短程序执行时间．实验结果表明，通过减少I／O操作次数和内外存交换的数据量以及隐藏部分I／O操作延迟，有效提高了核外计算的性能．     

非规则、核外并行计算研究综述

非规则、核外计算既是大规模并行应用普遍存在的问题,也是影响大规模并行应用效率的关键问题.本文从并行处理模型、运行支持库实现和并行优化三个方面对非规则、核外计算技术进行了全面综述,并对典型研究成果的特点和不足进行了分析.如何充分利用系统结构的特点和应用数据本身的特点,寻求非规则、核外计算处理的优化是现有技术发展的共同思想.在此基础上,指出了处理两类问题的技术相关性以及在SMP集群系统结构和网络存储环境下,解决非规则、核外计算的新思路:一是从问题描述、编译优化、运行支持等多层次协同研究充分利用系统结构特点的优化技术,二是从应用问题出发,在并行粒度确定、并行范例选择等方面统一非规则、核外计算的处理,三是研究新的支持非规则通信的优化技术和动态负载均衡方法.     

一种支持I/O的核外中断执行算法

通过对嵌入式实时操作系统ARTs-OS的研究,借鉴各种实时系统的中断实现技术,提出了一种支持I/O的核外中断执行算法。     

应用编译技术优化核外计算程序

阐述了一种适用于核外计算程序的变换技术，它通过联合使用循环变换和数据变换这两种编译优化技术来增强程序的局部性，提高数据存取效率。该方法不仅能优化单独一个嵌套循环，还能同时处理多个嵌套循环。实验结果表明了该方法能显著提高核外计算的性能。     

p-HPF并行编译系统核外计算的实现及优化策略

文中阐述了ｐ－ＨＰＦ编译系统中对核外计算的支持 以及采取的优化策略,通过对编程模型的扩充和并行Ｉ／Ｏ模型的构造,ｐ－ＨＰＦ编译系统已能对核外数组进行有效的处理。     

基于模块化设计的堆外核测量系统研究

作为核反应堆测量系统的重要组成之一,堆外核测量系统能够实时连续测得反应堆物理参数。核电站堆外核测量数字仪表控制系统的设计需要采用模块化的方法来提高设计效率,以提升设备的可靠性和可维护性。设计了堆外核测量系统的模块化构建方案。该方案以基础模块为基础,由源量程、中间量程、功率量程三个部分构建了整个系统。在此基础上,设计了堆外核测量系统机柜。该机柜能够接收探测器的信号,经处理后将计算结果和设备状态等综合信息发送至其他系统。在不同工况下,综合各项鉴定标准的机柜通过了功能性能试验、长期稳定性试验、堆上测试和鉴定试验。电磁兼容试验、环境试验和抗震试验结果证明,该方案能够在核电仪控设备中批量化应用,并且有利于实现堆外核测设备的数字化。     

多态并行处理器的数据通信和路由器的设计

随着多核技术的发展,核间通信问题面临新的挑战,核间通信性能决定了整个多核处理器的性能。通过分析多核处理器的数据通信需求,提出了一种适用于多态并行处理器的数据通信结构。该结构采用邻接共享寄存器实现的核间近邻通信和路由器硬件加速结构实现的远程通信两种数据通信方式,远程通信机制的路由器使用输入缓存机制实现,采用经典的确定性路由算法——XY路由算法实现了路由计算,加入多播和容错技术,采用专用的仲裁机制简化了设计复杂度。这些改进降低了处理器的核间通信延迟和功耗,提高了多态并行处理器的性能。     

大规模非结构网格上基于PC的流线可视化研究

针对大规模非结构网格,提出了两种基于PC的流线可视化方法：内存映像文件方法（MMFM）和多线程out-of-core方法（MTOM）。利用八叉树空间划分大规模非结构网格,并讨论了数据块的组织结构。MMFM将大规模数据文件映像成虚拟RAM,流线构造与in-core方法类似,利用空间分块组织数据,减少缺页请求。MTOM利用多线程技术实现out-of-core流线构造,使得CPU和I／O重叠,隐藏时延,在多CPU上还可并行处理。测试结果表明,MMFM,MTOM都可利用较少内存进行大规模非结构网格的流线可视化,取得了较好的性能。     

An efficient GPU out‐of‐core framework for interactive rendering of large‐scale CAD models

Real‐time rendering of large‐scale engineering computer‐aided design (CAD) models has been recognized as a challenging task. Because of the constraints of limited graphics processing unit (GPU) memory size and computation capacity, a massive model with hundreds of millions of triangles cannot be loaded and rendered in real‐time using most of modern GPUs. In this paper, an efficient GPU out‐of‐core framework is proposed for interactively visualizing large‐scale CAD models. To improve efficiency of data fetching from CPU host memory to GPU device memory, a parallel offline geometry compression scheme is introduced to minimize the storage cost of each primitive by compressing the levels of detail (LOD) geometries into a highly compact format. At the rendering stage, occlusion culling and LOD processing algorithms are integrated and implemented with an efficient GPU‐based approach to determine a minimal scale of primitives to be transferred for each frame. A prototype software system is developed to preprocess and render massive CAD models with the proposed framework. Experimental results show that users can walkthrough massive CAD models with hundreds of millions of triangles at high frame rates using our framework. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

改进的优势区分矩阵及其求核方法

研究了优势关系下不协调决策表的优势区分矩阵及其求核方法。用反例指出利用文献[6]中的优势区分矩阵来求核的方法是错误的,给出一个改进的优势区分矩阵的定义和求核方法,其空间和时间复杂度都优于现有的算法。     

一种改进的核增量式更新算法

深入分析基于差别矩阵的属性核快速更新算法——FUAC后,指出引起该算法空间复杂度高的原因,在此基础上提出了一种不存储差别矩阵的改进核增量式更新算法,主要考虑对象动态删除情况下核的更新问题。理论分析表明改进的核增量式更新算法有线性空间复杂度。     

一个新的二进制可辨识矩阵及其核的计算

首先用反例指出文献[4]中的利用R．Felix等人提出的二进制可辨识矩阵来求决策表的相对核的方法是错误的，然后给出一个新的二进制可辨识矩阵的定义和求核方法，并从理论上证明了方法的正确性。     

Distributed Out‐of‐Core Stochastic Progressive Photon Mapping

At present, stochastic progressive photon mapping (SPPM) is one of the most comprehensive methods for a consistent global illumination computation. Even though the number of photons is unlimited due to their progressive nature, the scene size is still bound by the available main memory. In this paper, we present the first consistent out‐of‐core SPPM algorithm. In order to cope with large scenes, we automatically subdivide the geometry and parallelly trace photons and eye rays in a portal‐based system, distributed across multiple machines in a commodity cluster. Moreover, modifications of the original SPPM method are introduced that keep both the utilization of tracer machines high and the network traffic low. Therefore, compared to a portal‐based single machine setup, our distributed approach achieves a significant speedup. We compare a GPU‐based with a CPU‐based implementation and demonstrate our system in multiple large test scenes of up to 90 million triangles.     

KD60集群消息传递接口群集通信算法优化

大规模集群已经发展到多核的时代,多核架构对并行计算提出了新的要求。消息传递接口(MPI)是最常用的并行编程模型,而群集通信又是MPI中的重要组成部分。研究高效的群集通信算法对并行计算效率的提升有着重要的作用。KD60平台是采用首款国产多核芯片——龙芯3号搭建的国产万亿次多核集群。首先分析了KD60平台多核集群的体系特征以及多核架构下通信具有的层次性特征;然后分析原有群集通信算法实现原理及其不足;最后以广播为例,在原有算法基础上,采用一种基于片上多核(CMP)架构改进算法,改变原有算法通信模式,同时结合实验平台KD60体系特征,对算法做了体系相关优化。实验结果表明,改进算法能够很好地利用多核结构的特点,提高了群集通信广播算法的性能。     

一种基于改进差别矩阵的核增量式更新算法

提出一种基于改进差别矩阵的核增量式更新算法，主要考虑对象动态增加情况下核的更新问题．该算法在更新差别矩阵时仅须插入某一行及某一列，或删除某一行并修改相应的列，因而可有效地提高核的更新效率．理论分析和实验结果表明，该算法是有效可行的．     

一个新的差别矩阵及其在决策表中的应用

在利用差别矩阵求解决策表的相对核方法中,针对HU方法的错误,人们提出了各种各样新的差别矩阵及求相对核的方法,但计算代价高.把决策属性与条件属性放在一起构造出一个新的差别矩阵,得到了差别矩阵的若干性质和定理.在此基础上提出了求决策表的正区域、相对核、相对约简和最小约简的新算法,分析了该算法的时间复杂性.理论分析和实例表明,与现有的属性约简算法相比,该算法的时间复杂性较低.     

一种面向数据修改的核更新算法

核的求解是粗糙集理论的重要研究内容之一,也是很多属性约简的关键步骤。为此,提出了一种基于差别矩阵的核更新算法,主要考虑对象值被修改情况下的核更新问题,将核的更新转化为差别矩阵的更新。该算法在更新差别矩阵时只对涉及的少部分行、列进行删除、插入或调整,因而可有效提高核的更新效率。实验结果表明该文提出的算法是有效可行的。