基于多层油藏问题负载均衡的并行任务划分

该文基于分布式并行计算机系统,对一类多层二维二相流油藏数值模拟问题给出了3种任务划分策略—“卷帘”方式、区域分解方式和“卷帘”与区域分解结合的方式,对它们进行了比较,提出了减少求解时间、利于负载均衡和提高并行性能的任务划分方法,并实际应用于有多达72万个网格节点的大规模油藏模拟问题.实算结果表明,该策略划分产生的并行求解任务均衡,有利于加速比的提高.该方法也适用于区域或数据并行的任务划分问题.     

基于联合权重超图划分的SNN负载均衡方法

大规模脉冲神经网络并行模拟是探究大脑机能的重要手段。其难点在于合理地将负载映射到并行分布式平台上,提升模拟速度。为解决该问题,提出一种基于联合权重超图划分的SNN负载均衡方法,解决并行计算中进程间计算负载与通信负载的均衡问题,提高SNN模拟速度。并使用稀疏通信的方式替代集体通信,解决事件通信过程中的数据冗余问题,提升通信效率。实验结果表明,该方法使带有STDP突触20%规模的皮质层微电路模型的模拟时间,比标准循环分配算法缩短约64.5%,比普通超图分配算法缩短约57.4%,同时事件通信数据量减少了90%以上。     

网格并行任务划分策略研究

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。讨论了如何决定合适的任务粒度,提出任务粒度控制理论,描述了任务划分与粒度控制、节点的分布、任务粒度控制,任务的划分,并进行结果分析。     

基于改进图划分的异构并行计算模型设计

为了实现大规模计算机集群上的高效分布式并行计算,设计了一种基于改进图划分和量子遗传算法的异构节点并行计算模型;首先,介绍了传统图划分模型并分析了其不足,然后从图的有向性、通信开销计算和负载均衡度等方面对传统的图划分模型进行了改进,从而得到一个改进的图划分模型;最后,以最小化通信开销和优化资源负载均衡为目标,通过设计编码方案,在改进的图划分模型上提出了采用量子遗传算法获取最优任务划分方案的最优解;仿真实验表明:文中方法能有效实现任务的并行计算,与其它方法相比,具有较小的通信开销和较好的负载均衡度,具有很强的可行性。     

基于PSO-GA的多边缘负载均衡方法

移动边缘计算(Mobile Edge Computing, MEC)作为一种新的范式,可以解决移动设备的计算资源、存储资源短缺的问题。通过无线网络,它将移动设备上的密集型任务迁移到用户附近的边缘上执行,最后把运行结果传回给移动设备。由于用户移动的随机性,部署在城市的每个边缘的负载情况通常是不一致的。针对多边缘的负载均衡问题,考虑通过任务调度来最小化边缘集合中最大的任务响应时间,从而提高移动设备的性能。首先,对多边缘负载均衡问题进行形式化定义;其次,提出粒子群遗传算法(Particle Swarm Optimization-Genetic Algorithm, PSO-GA)来解决多边缘负载均衡问题;最后通过仿真实验,将该算法与随机迁移算法和贪心算法进行对比与分析。实验结果表明,PSO-GA得到的结果最高分别优于随机迁移算法和贪心算法51.58%和26.34%。因此,PSO-GA在缩短边缘的任务响应时间、改善用户体验方面具有较好的潜力。     

基于状态方程组并行任务划分的策略

本文在分析了状态方程组并行求解时机间通信对求解性能的影响后，提出了减少求解时间和机间通信数据量的任务划分策略，并运用模拟退火算法实现该策略。结果表明，该策略划分产生的并行求解任务均衡，并行加速比高，适用于种类MIMD系统。     

负载均衡策略研究综述

负载均衡是最大化处理器利用率和提高并行计算效率的一个关键问题,而其发展相对滞后的软件成为影响并行计算应用发展的重要因素.本文给出负载均衡问题的一般性阐述,从算法理论和并行计算应用问题角度出发综述了现有负载均衡策略及其软件的研究成果.结合当前新兴并行体系结构和应用的发展趋势,分析并指出了下一步研究的问题和方向.     

温度场模拟的并行计算及负载均衡策略研究

为了提高成形数值模拟计算速度,一个可行的方法是基于集群的并行计算。采用MPICH2作为并行运行环境,基于双核PC和服务器组成的可配置异构集群,运用C语言实现求解方案。选择有限差分法,以二维稳定状态热量分布问题为实例,采用区域分解法将整个计算数据区域分解为多个子域,应用MPI的对等模式进行并行程序设计。通过对通信模式及通信过程的优化,在4个进程的条件下最高加速比可达3.871。最后,针对集群并行计算中存在的负载不均衡现象,提出了动态负载均衡优化方案,其在原有基础上使性能提高了6.7%。     

一种动态负载均衡机制的研究与实现

高性能集群工作方式越来越受到人们的关注。通常集群是一组通过网络连接的多个异构的计算机系统。在集群工作模式下,一个非常重要的问题就是要确保负载量的均衡。由于目前的负载均衡系统大多只支持同构集群环境,且均衡粒度为作业级,过于粗糙,所以不能很好的适用于并行程序中并行任务的均衡。本文提出了一种并行程序的开发框架,使用移动Agent技术解决任务的动态迁移性,为程序员提供了一个简单的开发接口,大大地简化了他们的工作。系统采用java和Aglet平台开发而成。实验表明,该系统灵活有效。     

OilCL:一个面向油藏数值模拟并行计算的通信库

ＯｉｌＣＬ是一个用于油藏数值模拟计算的可移植的通信库,虽然目前存在很多的通信库,如ＭＰＩ,ＰＶＭ等,但由于它们的通用性,而且其界面较低级而不适合油藏模拟数值计算,ＯｉｌＣＬ为油藏数值模拟计算程序员提供一个方便、自然的界面,它支持动态地建立和释放通信上下文／逻辑进程网格;支持基于源的消息选择;逻辑拓扑作为群通信子程序的参数并提供开发和运行模式,这些机制便于油藏数值模拟计算程序的设计,使程序可读性更强     

多层油藏模拟并行计算与负载平衡

在油藏数值模拟并行计算中,提高计算速度和资源利用率是一个重要的研究方向,给出分布式并行环境下一种多层油藏模拟并行计算的整体优化方法,其特点是使用高效的区域分解方法并行求解,动态选择两种不同的计算粒度,有效地克服了负载不均衡带来的性能下降问题,实际模型计算表明,此方法策略减少了整体模拟计算时间,并获得较高加速比,采用的算法适用于一类多层油藏模型问题。     

非均匀区域油藏模拟负载平衡的分区并行算法*

基于分布式并行计算机系统,对一类非均匀区域的油藏数值模拟问题,采用了区域分解方法并行求解,给出了并行求解的负载平衡模型及区域负载平衡的一种有效分区算法,从而将这类油藏数值模拟问题均衡映射到并行环境中,高效地并行求解.在黑油油藏数值模拟并行软件的研究中,实验结果表明,该算法有利于提高加速比.     

并行网络蠕虫模拟中任务优化划分的研究

为提高并行网络蠕虫模拟的性能，需要对蠕虫模拟任务进行合理的划分．鉴于基于图划分工具的任务划分方法存在的不足，提出了并行网络蠕虫模拟任务的优化划分方法：以并行网络蠕虫模拟运行时间估计模型作为优化目标函数，采用改进的模拟退火算法实现对蠕虫模拟任务的划分．在PDNS上进行的Slammer蠕虫传播模拟实验表明，该优化划分方法较基于图划分工具的方法提高模拟性能20％以上．     

油藏数值模拟有限元并行计算方法研究

针对目前油藏数值模拟普遍采用的有限差分法计算精度低的问题,提出了兼顾计算精度、计算速度问题的有限元油藏数值模拟方法,即在建立了油藏数值模拟数学模型的基础上通过有限元数值分析方法建立有限元数值模型,但有限元在油藏数值模拟时存在单机计算困难、计算时间长的问题,为此提出了利用区域分解技术的油藏数值模拟并行计算方法,最后将该方法通过实例进行检验,取得了良好的加速比和并行效率。     

并行计算在高超声速流场数值模拟中的应用

采用计算流体力学方法,对高超声速流场进行了多区并行计算研究。基于MPI消息传递库采用Fortran语言编制了CFD并行计算程序,对NS方程采用AUSMPW+格式和LU-SGS方法求解。针对流场采用多区剖分,将每一个子区分配给相应节点进行计算。每一迭代步,相邻子区域间交换边界数据。计算表明,本文所建立的程序和方法是可行的,能够进一步延伸到大规模并行计算和工程应用中。     

面向全球数值天气预报模式的加权等积并行数据划分算法

极区计算对全球数值预报模式设计的重要性主要体现在2个方面：模式动力框架中的极区处理和极区并行数据划分带来的并行负载不平衡问题.其中后者是全球数值预报模式大规模并行计算的性能瓶颈,对此提出一种新的基于加权等积的球面数据划分算法.该算法以球带数目和权函数为参数,将南北两极分别划分到单独的子区域,形成极点通区,使从极点到赤道方向每个纬度对应的子区域数目逐渐增多,灵活地实现球面网格的高质量划分.从理论上分析该算法的划分质量后,以基于球谐谱的浅水波模式PSTSWM为实验平台,验证了提出的划分算法具有很好的并行划分性能以及可扩展性.结合我国自主设计的GRAPES全球模式,展望了该算法的应用前景.     

基于遗传算法的并行网络模拟拓扑划分

要提高并行网络模拟性能,需对网络模拟拓扑进行有效划分。为此,提出一种并行网络模拟拓扑的优化划分方法。分析影响并行网络模拟性能因素,给出并行网络模拟性能估计模型,以该模型为评价函数,采用遗传算法寻找优化划分,实现并行网络模拟拓扑的优化划分。在PDNS上的实验结果表明,与传统划分方法相比,该优化划分方法的并行模拟性能平均提高13.3%。     

Guidance Control for Parallel Parking Tasks

Parking into small berths remains difficult for unskilled drivers. Researchers had proposed different automatic parking systems to solve this problem. The first kind of strategies (called parking trajectory planning) designs a detailed reference trajectory that links the start and ending points of a special parking task and let the vehicle track this reference trajectory so as to park into the berth. The second kind of strategies (called guidance control) just characterizes several regimes of driving actions as well as the important switching points in certain rule style and let the vehicle follows the pre-selected series of actions so as to park into the berth. Parking guidance control is simpler than parking trajectory planning. However, no studies thoroughly validated parking guidance control before. In this paper, a new automatic parking method is presented, which could characterize the desired control actions directly. Then the feasibility is examined carefully. Tests show that a simple parking guidance control strategy can work in most parallel parking tasks, if the available parking berth is not too small. This finding helps to build more concise automatic parking systems that can efficiently guide human drivers.