蚁群算法在图像边缘提取中的研究

文章对蚁群算法在图像边缘的提取中进行研究,对蚁群算法在图像边缘提取中采用蚂蚁访问不同邻域策略与不同的启发信息公式进行MATLAB仿真,得到最佳的邻域策略与启发信息公式,并利用得到的最佳方式对不同图像进行边缘的提取,达到一定的效果。     

基于神威平台的Floyd并行算法的实现和优化

求解全源最短路径的Floyd算法是许多实际应用基础上的关键构建块,由于其时间复杂度较高,串行Floyd算法不适用于大规模输入图计算,针对不同平台的并行Floyd算法设计可为解决现实问题提供有效帮助.针对Floyd算法与国产自主研发处理器匹配滞后的问题,首次提出基于神威平台的Floyd并行算法的实现和优化.根据SW26010处理器主-从核架构的特点,采用主从加速编程模型进行并行实现,并分析了影响该算法性能的关键因素,通过算法优化、数组划分和双缓冲技术进行优化,逐步提升算法性能.测试结果表明,与主核上串行算法相比,基于神威平台的Floyd并行算法在单个SW26010处理器上可以获得106倍的最高加速.     

软件流水向量化算法研究

描述了开源高性能编译器Open64及向量化框架,给出了多循环层进行依赖关系分析算法和收益分析方法。结合面向DSP架构的SLP向量化框架,给出了一种应用软件流水的向量化算法。实验结果表明软件流水向量化算法适用于某些计算密集的DSP应用,最高加速比达到14.2。     

SIMD向量指令的非满载使用方法研究

大规模SIMD体系结构提供了更强的向量并行硬件支持,但是,大量迭代次数不足的循环由于不能提供足够的并行性,难以用等价的向量方式实现。为了更有效地利用SIMD,提出了一种非满载地使用SIMD指令的向量化方法。研究了向量寄存器的使用方式,基于非满载的向量寄存器使用方式实现了非满载的向量操作和短循环的向量化,并将非满载的向量化方法用于一般循环的向量化。提供了收益分析方法来为本向量化方法作精确指导。实验结果表明了该方法的有效性,所选测试用例的目标循环被向量化,平均加速比达到1.2。     

SIMD代码中的向量访存优化研究

向量程序来源于手工编写或由编译器自动生成。受限于编程人员和并行编译器的能力,得到的向量程序都存在一定的优化空间。优化编译器通常关注如何将串行程序向量化,但很少对向量程序进行优化。因此,提出了一种针对SIMD代码的向量访存优化方法。该方法首先分析程序是否需要优化,若存在需求,则对程序同时进行深度冗余优化和对齐优化。实验数据显示,提出的方法可以明显提高程序的运行效率,达到了目标。     

典型非稳态水跃现象的数值研究

采用VOF模型跟踪自由表面的变化,数值模拟了典型水跃湍流由静止到最终稳定的全过程。本文给出了水跃现象在不同时刻自由表面的变化情况,主要对水跃过程中自由表面的形状、内部流场结构、速度矢量场及压力场分布进行了分析。结果表明,VOF模型能够有效地描述水跃这类复杂自由表面流道的湍流特性,具有可行性与实用性。     

面向神威高性能多核处理器的并行编译优化方法

在神威高性能多核服务器上,自动并行化编译系统为识别和申明程序中的并行性,产生的OpenMP程序没有经过充分的优化,其采用简单的fork-join模型,存在大量的并行循环嵌套,导致运行效率低。为提升自动并行化编译系统产生的OpenMP程序的运行效率,提出一种并行域重构优化技术。并行域重构技术通过合并程序中的并行域和扩展嵌套循环中的并行域范围,减少OpenMP程序的并行域数目,降低线程组频繁创建和合并等控制开销,将简单fork-join模型的OpenMP程序转换为性能更为高效的单程序多数据模型的OpenMP程序。实验结果表明,在新一代神威高性能多核服务器SW1621平台上,并行域重构技术在NPB3.3-OMP测试集和SPEC OMP2012测试集上的运行效率分别提高了10.77%和7.94%的,可有效提升自动并行化编译系统OpenMP程序的执行效率。     

异构平台上X86仿真的I/O框架

针对异构处理器平台进行X86体系结构仿真的问题,提出一种I/O框架,介绍该框架中的3个主要模块：总线与接口函数的注册与映射,桥芯片中数据结构的设计与函数体的布局,中断信号选择与传递的实现技术。根据不同框架结构,通过运行SPEC2000测试集,证明该I/O框架与其他同类框架相比,性能可提升10%~20%。     

自动并行化中不规则循环的代码生成

许多大规模计算程序包含了不规则循环,但在面向分布存储的自动并行化中,以往的研究难以在编译时为不规则循环生成并行代码。针对一类常见的不规则循环提出了一种代码生成方法, 该方法 能在编译时将串行代码转换成等价的并行计算和通信代码,通过计算分解和数组引用的访问表达式来求解不规则循环在各处理器的本地定义集,并通过部分冗余的通信来满足不规则数组引用的生产者-消费者关系。实验结果表明,该方法是有效的,并对测试用例取得了预期的加速比。