领域科学数据云资源聚合模型

数据中心作为领域科学数据资源的核心设施,正在变得过于复杂、昂贵和低效.大规模领域应用和用户数量的增长,给数据中心的连接性、稳定性和安全性带来严峻的挑战.关于数据中心的资源整合、自动部署以及资源集中化管理正在受到当前学术界和企业界的广泛关注.以实现领域数据中心资源聚合、共享以及统一管理为目的,通过构建领域科学数据云,将多个数据中心连接成一种虚拟的数据网络,以便为领域数据访问、数据集成和数据管理提供环境和服务支持.着重研究了数据云代理模型、异构源共享模型以及资源消息模型.这些模型对于提高数据中心可扩展性和容错性、降低数据中心资源整合成本以及实现从传统数据中心向云化数据中心过渡起到非常关键的作用.最后,将领域科学数据云资源聚合模型引入到油气井科研数据共享服务平台的开发、部署、运行及监控管理中.实践表明,领域科学数据云模型是切实可行的,对于推动领域数据集成、共享、管理研究具有重要的参考意义和应用价值.     

基于改进细胞链表算法的分子动力学模拟性能优化模型

在改进的细胞链表算法中,细胞大小的减少会降低该算法的通信量和粒子之间距离计算的次数,同时会增加部居细胞的数量。多细胞分子动力学算法是分子动力学模拟中普遍使用的并行算法。将改进细胞链表算法的基本思想应用到多细胞分子动力学算法中,推导出了一个分子动力学模拟性能评价模型,并据此提出一个优化模型来加速分子动力学模拟。实验结果表明,根据该优化模型确定的细胞大小可以提高分子动力学模拟程序的性能。     

异构多核上多级并行模型支持及性能优化

低功耗及廉价性使得异构多核在超级计算机计算资源中占有重要比例.然而,异构多核具有高带宽及松耦合一致性等特点,获得理想的存储及计算性能需要更多地考虑底层硬件细节.实现了一种针对典型的异构多核Cell BE 处理器的多级并行模型CellMLP,通过C 语言扩展编译指导语句,实现了对数据并行、任务并行以及流水并行编程模型的支持,提高了并行程序生产率.运行支持优化方面,数据并行采用SPE 并行数据传输、双缓冲等优化手段来提高数据传输带宽;任务并行使用一种新式混合任务队列以支持异步任务窃取,降低SPE 线程间竞争,提高了任务并行的可扩展性;流水并行首次使用阻塞信号传输机制实现SPE 线程间的低开销同步操作.实验对Stream,NASBenchmark 及BOTS 等应用进行了测试,结果表明,CellMLP 可对多种典型并行应用进行高效支持.与目前同类编程模型SARC 及CellSs 进行性能对比,其结果表明,CellMLP 实际数据传输带宽以及非规则应用的支持方面具有明显优势.     

一个用于数据并行语言计算划分的时序优化模型

一个程序中数据并行语句的计算划分(CP)对该程序的运行性能有决定性的作用.尽管人们对这一问题已经进行了广泛的研究,但这些研究的重点都集中在如何提高被选择计算划分的空间局部性上.针对并行循环结构的计算划分问题,提出了一个时序优化模型.在该模型中,一个计算划分被表示成一个有向图,在把并行语句中的操作映射到各个处理器的同时,给出了被分配到不同处理器上的操作之间的相关性.对于一条数据并行语句,时序优化模型对它的每个计算划分选择方案分别采用多种有效的优化策略进行优化;并综合考虑各个计算划分选择方案的负载平衡性、处理器间的操作依赖性、数据访问的空间局部性和时间局部性四个方面的因素,估算每个方案的执行效率;最后从这些方案中选择一个执行效率最优的方案作为该语句的计算划分.作者已在HPF编译器p-HPF采用时序优化模型实现了对FORALL结构的支持.实验结果表明,该模型具有非常好的通用性,对不同领域多种数据并行问题均取得了理想的加速比.同时,只需略微改动,该模型也可用于其他类型数据并行语句的计算划分.     

一种在线社交网络的自适应观点引导模型及实现

在线社交网络已成为信息传播的重要途径,给人们获取信息带来便利的同时,也为不良信息的扩散提供了温床。目前主流的在线社交网络都采用关键字匹配的方式屏蔽不良信息的发布,在阻止信息本身的同时,也屏蔽了与其相关的积极观点的传播。本文提出一种自适应的观点引导模型,实现对在线社交网络用户的观点引导。该模型首先分析网络用户对事件／事物的观点和情感倾向,确定其中观点消极的用户作为引导对象,然后向其推送与之关注点相近且情感相对积极的信息或用户,进行观点引导,同时引入反馈机制,根据引导对象的观点变化动态调整推送内容,以实现长期精确引导。基于该模型设计并实现了观点引导系统,包括引导信息模块、观点标注模块、推荐模块和反馈模块,实现了自动选择群体、自动识别群体情感倾向、自动选择和调整推送内容等功能。实验结果表明,该模型能够实现对在线社交网络用户的观点引导。     

直接三维中子输运特征线法并行计算软件的实现

作为中子输运问题的一种重要确定论方法,特征线法（MOC）具有强几何适应性、计算流程简洁、易于大规模并行的优点。ANT-MOC是自主开发的中国数值反应堆1.0（CVR1.0）中的三维特征线法中子输运计算程序,主要用于压水堆、快堆的堆芯输运计算。ANT-MOC支持基于构造实体几何（CSG）的复杂几何建模、高效的用户输入方式、面向矩形/六边形网格的射线追踪算法,以及基于轨迹链分解的并行算法和负载平衡策略。在国产超算上,ANT-MOC可以扩展到约10万处理器核,并行效率在50%以上。针对压水堆、快堆计算问题进行验证和参数敏感性分析,结果表明ANT-MOC计算结果具有较好的稳定性和准确度。     

数值堆热工流体程序CVR-PACA验证及典型应用

谱元方法是一种高精度的数值计算方法,采用该方法开发了数值堆高精度热工水力并行CFD计算程序CVR-PACA。应用CVR-PACA对单棒光棒通道湍流流场、3×3光棒棒束湍流流场、Matis-H压水堆棒束通道基准题、19棒带绕丝组件通道湍流流场进行了仿真计算。通过与实验测量值对比,研究定量验证了大涡模拟(LES)模型及非稳态雷诺时均(URANS)模型对各类棒束通道流场预测的准确性。算例在建模过程中采用网格分裂技术实现了复杂几何的纯六面体网格划分,用于支撑谱元方法计算。研究较为全面地积累了高精度谱元方法模拟流场流动及换热的建模经验,获取了各类棒束通道内丰富的流动和换热细节,获得的建模经验能更加精准有力地指导相关设计的优化改进。     

数值堆材料辐照损伤并行动力学蒙特卡罗软件MISA-AKMC的设计与实现

材料辐照损伤模拟是数值堆软件的重要内容。原子动力学蒙特卡罗（AKMC）方法是研究核材料辐照行为的重要手段,可在保持原子级别精度下,有效地扩展模拟的时间尺度到秒甚至年量级。但在面向实际应用需求时,其仍面临内存限制和复杂的计算量等挑战。通过并行计算技术提升计算效率是解决这一挑战的有效手段。本文论述一款并行AKMC程序MISA-AKMC的设计原理与实现技术。MISA-AKMC实现了一种并行KMC模拟框架,重点包括sub-lattice并行算法的实现、加速优化方法、转发通信方法、KMC模型接口等。基于该框架,开发了空位-间隙的演化模型,可实现热老化模拟和析出模拟。通过并行性能测试获得了良好的并行性能,结合算例结果验证说明了MISA-AKMC的正确性和可靠性。