基于GPGPU的大整数矩阵行列式快速准确计算方法

传统计算数值矩阵行列式的方法多数基于串行计算,存在初等变换频繁、计算缓慢等问题。为此,提出基于通用计算图形处理器(GPGPU)的计算方法,以快速准确解决大整数矩阵行列式计算问题。在众核环境下利用GPGPU和模方法并行求解整数矩阵行列式,以加速计算过程并避免浮点运算误差,同时运用中国剩余定理得到准确计算结果。实验结果表明,与常用Maple、NTL等计算软件相比,该方法计算速度快,消耗内存少,可解决计算过程中内存膨胀的问题,对于高阶整数矩阵行列式优势较为明显。     

基于分布式数据集的并行计算框架内存优化方法

随着科学计算和人工智能技术的快速发展，分布式环境下的并行计算已成为解决大规模理论计算和数据处理问题的重要手段。内存容量的提高以及迭代算法的广泛应用，使得以Spark为代表的内存计算技术愈发成熟。但是，当前主流的分布式内存模型和计算框架难以兼顾易用性和计算性能，并且在数据格式定义、内存分配、内存使用效率等方面存在不足。提出一种基于分布式数据集的并行计算方法，分别从模型理论和系统开销两个角度对内存计算进行优化。在理论上，通过对计算过程进行建模分析，以解决Spark在科学计算环境下表达能力不足的问题，同时给出计算框架的开销模型，为后续性能优化提供支持。在系统上，提出一种框架级的内存优化方法，该方法主要包括对跨语言分布式内存数据集的重构、分布式共享内存的管理、消息传递过程的优化等模块。实验结果表明，基于该优化方法实现的并行计算框架可以显著提升数据集的内存分配效率，减少序列化/反序列化开销，缓解内存占用压力，应用测试的执行时间相比Spark减少了69%～92%。     

一种基于内存服务的内存共享网格系统

内存密集型应用对运行环境的物理内存要求严格,在物理内存不足时将会引发大量磁盘IO,降低系统性能．传统的网络内存致力于在集群内部通过共享空闲节点的物理内存解决该问题,但受集群负载和内部网络影响较大．通过结合网络内存和服务计算、网格计算等技术,提出一种基于内存服务的内存共享网格系统——内存网格,并分析和讨论了实现内存服务的关键技术和算法．内存网格弥补了网络内存的不足,扩展了网格计算的应用范围．通过基于真实应用运行状态的模拟,证明了内存网格与网络内存相比具有性能的提高．     

内存故障一切尽在掌握

内存肩负着为处理器提供数据资料中转、暂存的重任,虽然并不直接参与数据的处理,而只是一个数据转换的桥梁,但计算机的许多故障都与内存有关。一、内存问题明白看(一)内存接触不良问题由于计算机的内存损坏或主板内存槽有问题,造成内存接触不良,解决该问题的方法是更换相应部件。     

图像灰度匹配在多核环境下的优化

随着计算机技术的不断发展,图像匹配已经成为图片处理的一个重要部分。在图像匹配中,图像的灰度匹配虽然具有匹配精度高的优点但却需要大量的计算时间,且计算时间随着使用模版的增大而大幅度增长。文章在多核的环境下使用内存优化与处理器亲和力优化方法来解决计算时间长的问题。实验结果表明,使用并行技术并结合内存优化与处理器优化方法可大幅度减少计算时间、提高缓存的命中率、避免乒乓效应的产生使并行程序的加速比与并行效率有所提高。     

面向高清视频监控系统的实时运动检测算法

针对高清视频监控系统中精确运动检测的高实时性需求,提出一种基于计算统一设备架构(CUDA)的运动检测算法。采用一种改进帧差与背景差分相结合的方法,减少背景更新干扰,提升运动检测的精确性。在CUDA内进行视频运动检测计算,避免传统图形处理器硬解码后视频数据在显示内存与CPU之间传输的问题。运用块内多线程合并访问共享内存的方式,减少52.9%全局内存访问量,解决CUDA大规模访问全局内存延迟较大的问题。实验结果表明,该算法在保证准确性的同时,针对高清视频每秒可传输52.6帧,能够满足实时性要求。     

内存计算技术研究综述

在大数据时代,如何高效地处理海量数据以满足性能需求,是一个需要解决的重要问题.内存计算充分利用大容量内存进行数据处理,减少甚至避免I/O操作,因而极大地提高了海量数据处理的性能,同时也面临一系列有待解决的问题.首先,在分析内存计算技术特点的基础上对其进行了分类,并分别介绍了各类技术及系统的原理、研究现状及热点问题;其次,对内存计算的典型应用进行了分析;最后,从总体层面和应用层面对内存计算面临的挑战予以分析,并且对其发展前景做了展望.     

利用微机进行大型计算

前言工程中经常出现大型计算,即大量的内存贮和大的计算量的问题。若无大中型计算机,只有微型机,用本文介绍的处理方法,亦可解决很多问题。微机计算大型问题有两个突出矛盾。一是内存空间较少,二是计算速度较慢。内存不够时无法计算,计算     

数据流与磁盘存贮表的连接计算算法

数据流与存贮表的连接查询经常出现在主动式数据仓库的维护中,与传统的关系数据库的连接计算不同,数据流快速处理的要求不允许将数据流先存入磁盘再计算,而计算机内存无法存储无界增长的数据流,因此数据流查询采用先处理再存储结果的计算方式。数据流与存贮表的连接计算算法重点要解决内存开销和处理速率二个问题。MESHJOIN算法最早提出将存贮表划分为若干个数据块,将数据块交替放入内存与数据流窗口完成连接计算。在MESHJOIN算法思想的基础上将存贮表的内存数据块也划分为若干逻辑分区,每次连接计算仅替换其中的一个逻辑分区,有效地降低了数据流滑动窗口所需的I/O代价,从而提高滑动窗口的计算速率。最后通过实验对二种算法在内存开销和计算速率进行了比较。     

用于高速入侵检测的工业物联网协议驱动

为了解决工业物联网协议栈所面临的高速入侵检测的吞吐量问题,提出了一种针对Windows平台的协议栈优化方法.分别指出了使用指令时间比分析协议栈高吞吐量的瓶颈所在,以及使用DMA技术解决协议栈内存操作速度的问题.针对协议栈计算效率问题,给出了基于SSE指令的哈希计算方法,并采用基于多核CPU的多线程协议栈解决协议栈运行效率问题.测试表明,在CPU配置为E5200、3 GB内存的系统中,该协议栈对系统资源损耗小,并使检测速度提高30％以上,能够满足工业对数据流速率的需求.     

计算机教学方法的探讨

第三次科技革命是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。它以原子能、电子计算机和空间技术的广泛应用为主要标志,涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。这次科技革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革,而且也影响了人类生活方式和思维方式,使人类社会生活和人的现代化向更高境界发展。正是从这个意义上讲,第三次科技革命是迄今为止人类历史上规模最大、影响最为深远的一次科技革命,是人类文明史上不容忽视的一个重大事件。[1]21世纪是个计算机与通讯不断完善的阶段。计算机作为一门大学的基础课程,应当承担它应当担负的历史使命。如何进行计算机这门学科的建设就成为一个必要的、重要的议题。笔者都是大学的教师。由于亲自在第一线进行计算机教学工作,得到一些心得体会,这里与大家共同分享和讨论。     

基于故障检测次序的供料单元故障诊断

针对气动PLC自动生产线中供料单元,在一次供料过程时,上电后却无法运作,通过观察其故障现象,分析其故障原因,提出设定故障检查次序,综合利用假设验证法、替换法、经验法和测量法等故障诊断方法,排除设备的故障,继而通过实践证明合理设定故障检查次序对设备故障排除的重要性.     

软件工程需求建模方法的比较与分析

对目前软件工程领域中需求建模的五种常见方法进行了概述，并分别使用这五种方法的代表建模语言为一个银行账目系统的实例进行建模，通过这个实例对各种方法进行了比较与分析，并得出了关于各种方法特点的结论。     

基于欧姆龙PLC设备的故障诊断解析方法

本文针对PLC控制的电动机在正反转时发生故障,通过观察故障现象和分析其故障原因,提出设定故障检查次序,综合利用假设验证法、替换法、对比法和测量法等故障诊断方法,排除设备的故障,通过实践证明合理设定故障检查次序对设备故障排除的重要性.     

高效的线搜索寻优方法

在涉及计算机寻优等许多工程领域,都需要使用多元函数的最优化。线搜索是多元函数的最优化中已知搜索方向求最优步长的关键技术。为了提出一种高效的线搜索算法,对线搜索进行详细研究,提出一种新的线搜索寻优方法--类康托法。主要方法是去除了Fibonacci法中两个试探点必须保留一个的限制,每次把搜索区间三等分,根据试探点的导数值,来决定去除哪两个子区间。通过理论和实例的证明,结果发现类康托法比0.618法和Fibonacci法更高效,计算速度更快。其中最重要的结论是类康托法为这两种方法收敛速度的高阶无穷小。特别是在精度要求很高的时候,类康托法比这两种算法具有更明显的优势。此外,该方法具有较强的适用性,不但能用于凸函数,也能用于凹函数。     

A comparative analysis of algorithms for fast computation of Zernike moments

This paper details a comparative analysis on time taken by the present and proposed methods to compute the Zernike moments, Z_pq. The present method comprises of Direct, Belkasim's, Prata's, Kintner's and Coefficient methods. We propose a new technique, denoted as q-recursive method, specifically for fast computation of Zernike moments. It uses radial polynomials of fixed order p with a varying index q to compute Zernike moments. Fast computation is achieved because it uses polynomials of higher index q to derive the polynomials of lower index q and it does not use any factorial terms. Individual order of moments can be calculated independently without employing lower- or higher-order moments. This is especially useful in cases where only selected orders of Zernike moments are needed as pattern features. The performance of the present and proposed methods are experimentally analyzed by calculating Zernike moments of orders 0 to p and specific order p using binary and grayscale images. In both the cases, the q-recursive method takes the shortest time to compute Zernike moments.     

时滞对象的自抗扰控制

时滞系统的控制在自动化领域具有重要意义。在剖析时滞系统控制的Smith预估法的本质的基础上,提出利用具有强大噪声抑制能力的"跟踪微分器"来实现"相位超前"、"相位滞后"等功能,从而解决时滞系统控制问题的新办法,其中包括把时滞算子近似成单位1的无视时滞法;把时滞算子近似成一阶惯性环节的提高阶次法;模仿Simith预估法把相位超前的虚拟输出当作被控量来进行无时滞对象控制的输出超前法;及引入虚似控制量的输入超前法等。相应的仿真研究表明,这些新方法都能控制好大时滞系统的控制问题,时滞大小已不再成为"难控"和"易控"的标准。     

Combinations of collocation and finite-element methods for Poisson''s equation

In this paper, we provide a framework of combinations of collocation method (CM) with the finite-element method (FEM). The key idea is to link the Galerkin method to the least squares method which is then approximated by integration approximation, and led to the CM. The new important uniformly V⁰_h-elliptic inequality is proved. Interestingly, the integration approximation plays a role only in satisfying the uniformly V⁰_h-elliptic inequality. For the combinations of the finite-element and collocation methods (FEM-CM), the optimal convergence rates can be achieved. The advantage of the CM is to formulate easily linear algebraic equations, where the associated matrices are positive definite but nonsymmetric. We may also solve the algebraic equations of FEM and the collocation equations directly by the least squares method, thus, to greatly improve numerical stability. Numerical experiments are also carried for Poisson's problem to support the analysis. Note that the analysis in this paper is distinct from the existing literature, and it covers a large class of the CM using various admissible functions, such as the radial basis functions, the Sinc functions, etc.     

Spectral multidomain technique with Local Fourier Basis II: Decomposition into cells

The spectral multidomain method for the solution of 2-D elliptic and parabolic PDE's is developed. The computational region is decomposed into rectangular cells. A Local Fourier Basis technique is implemented for the discretization in space. Such a technique enables the global (typically 10⁴–10⁵) matching relations for the interface unknows to be decoupled into a set of relations for only few interface points at a time.This research is supported partly by a grant from the French-Israeli Binational Foundation for 1991–1992.     

改进的单纯形法迭代计算方法

对传统大M法进行改进,若计算检验数的表达式中含有M则只计算含有M的部分,从而简化计算,迭代过程中当人工变量由基变量变为非基变量时,直接去掉人工变量部分的表格然后继续计算,从而再一次降低计算量。借鉴两阶段法的优点进一步给出了无需给出大M的迭代算法,此法不会破坏目标函数的一致性,而且可以避免传统大M法在利用计算机求解时由于M值的选取不当所导致的计算错误。