并行PCG算法在电法勘探中的应用研究

采用有限元法进行电法勘探时，会产生大型稀疏线性方程组，如何提高方程组的求解效率成为物探研究的关键。针对传统直接法难以实现并行求解的缺点，提出了在Beowulf集群环境下，采用并行PCG算法求解物探系统线性方程组。在集群环境下，该算法具有机器间相互通讯少、时间复杂度低等优点，并且易于并行实现。实验结果表明，采用PCG算法获得了良好的并行效果。     

并行PCG算法在电法勘探中的应用研究

采用有限元法进行电法勘探时,会产生大型稀疏线性方程组,如何提高方程组的求解效率成为物探研究的关键。针对传统直接法难以实现并行求解的缺点,提出了在Beowulf集群环境下,采用并行PCG算法求解物探系统线性方程组。在集群环境下,该算法具有机器间相互通讯少、时间复杂度低等优点,并且易于并行实现。实验结果表明,采用PCG算法获得了良好的并行效果。     

EBE-PCG算法在有限元并行计算中的应用研究

目前,在研究有限元并行计算时,讨论并行算法理论和并行算法设计与分析的居多,研究并行算法的实现并解决实际问题较少。在Beowulf集群环境下,采用EBE策略设计出基于PVM平台的EBE-PCG算法,并通过一个电法勘探的典型工程算例对该算法在有限元计算中的性能进行了测试。实验结果表明,该算法加速比和并行效率均较为理想;在处理同等规模的问题时,同CG算法、PCG算法相比,具有并行度更高,耗时更少等优点。     

基于集群的EBE-PCG算法在物探中的应用

采用有限元法进行电法勘探时,会产生大型稀疏线性方程组,如何提高方程组的求解效率成为物探研究的关键.提出了在Beowulf集群环境下,采用粗粒度EBE-PCG算法处理物探问题.在集群环境下,该算法具有机器间相互通信少,易于并行实现等优点.实验结果表明,采用EBE-PCG算法获得了良好的并行效果.     

解大型稀疏线性方程组的一种有效并行ICCG法

该文分析了不完全Cholesky分解预处理共轭梯度（ICCG）法各部分的计算量，给出了占ICCG法主要计算时间的解预处理方程的并行算法，它既有比目前迭代算法快的收敛速度，又有较好的并行度。     

预处理共轭梯度算法异构并行求解及优化

共轭梯度算法是求解对称正定线性系统的重要方法之一,该算法求解问题通常具有稀疏性.随着问题规模的不断增大,单CPU因其存储及计算能力限制已经不能满足大规模稀疏线性方程组求解的实时需求.基于此,本文提出一种基于CPU+GPU异构平台的MPI+CUDA异构并行求解算法.首先,对共轭梯度算法进行了热点性能分析,说明该算法求解时存在的计算困难及挑战;然后,根据共轭梯度算法特性进行了任务划分,实现异构并行算法设计;最后,针对异构并行算法中存在的通信开销、数据传输开销和存储器访问开销等问题,对异构并行算法进行优化以进一步提升求解效率及性能.实验结果表明,与MPI并行和CUDALib并行相比,MPI+CUDA异构混合并行在串行计算部分较少的Jacobi预处理共轭梯度算法上分别获得336%和33%的性能提升,在串行计算部分较多的ILU预处理共轭梯度算法上也能分别获得25%和7%的性能提升,同时结果还显示MPI+CUDA混合并行随着节点数目的增加具有一定可扩展性.     

NPB CG在分布式环境下的并行实现

ＣＧＢｅｎｃｈｍａｒｋ是ＮＡＳＰａｒａｌｅｌＢｅｎｃｈｍａｒｋｓ（ＮＰＢ）中的一个核心程序，它用共轭梯度法求大型稀疏对称正定矩阵的最小特征值，本文介绍其主要算法，并给出在分布式环境下的高效并行算法，最后给出了在ＳＧＩＣｈａｌｅｎｇｅＰＶＭ平台上的测试结果     

有限元法在并行产品设计中的应用

文章研究了有限元法在并行产品设计中的应用,提出了典型产品的并行设计过程与方法,结合典型产品设计,研究了汽车车身并行虚拟样机方法。     

基于OpenMP的共轭梯度法并行加速

共轭梯度法是为求解线性方程组而独立提出的一种常用的数值计算方法,被广泛地应用于天气动力、物理海洋等数值计算中,其复杂的矩阵计算产生巨大工作量,成为业务化应用过程中的计算瓶颈。利用OpenMP共享并行技术,将大量计算并行化,实现基于OpenMP的共轭梯度法并行加速,为共轭梯度法的广泛应用提供了新的计算解决方案。     

基于NetSolve的并行PCG实现及其性能分析

系统地介绍了基于Dell服务器集群的NetSolve系统的体系结构和工作原理。并在该系统上进行了并行实验,采用预条件共轭梯度法（PCG）来求解有限元结构分析中常常需要解的大规模对称正定的线性系统Ax=b,并利用阻塞调用和任务族调用实现了NetSolve并行的PCG,最后对应用的性能进行了分析。     

Parallel solution for finite element linear systems of equations on workstation cluster

With the advances in the high speed computers network technologies, a workstation cluster is becoming the main environment for parallel processing. Finite element linear systems of equations are common throughout structural analysis in Civil Engineering. The preconditioned conjugate gradient method （PCGM） is an iterative method used to solve the finite element systems of equations with symmetric positive definite system matrices. In this paper, the algorithm of PCGM is parallelized and implemented on DELL workstation cluster. Optimization techniques for the sparse matrix vector multiplication are adopted in programming. The storage scheme is analyzed in detail. The experiment result shows that the designed parallel algorithm has high speedup and good efficiency on the high performance workstation cluster. This illustrates the power of parallel computing in solving large problems much faster than on a single processor.     

基于工作站机群并行求解有限元线性方程组

随着计算机高速网络技术的发展,工作站机群正在成为并行计算的主要平台.有限元线性方程组在土木工程结构分析中是最常见的问题.预处理共轭梯度法(PCGM)是求解线性方程组的迭代方法.对预处理共轭梯度法进行并行化并在两个不同的机群上实现,对存储方式进行详细分析,编程中采用了稀疏矩阵向量相乘的优化技术.数值结果表明,设计的并行算法具有良好的加速比和并行效率,说明并行计算能更快地求解大规模问题.     

有限元GPU加速计算的实现方法

研究基于GPU的有限元求解中的总刚矩阵生成和线性方程组求解问题.通过对单元着色和分组完成总刚矩阵的生成,并以行压缩存储(Compressed Sparse Row,CSR)格式存储,用预处理共轭梯度法求解所生成的大规模线性稀疏方程组.在CUDA(Compute Unified Device Architecture)平台上完成程序设计,并用GT430 GPU对弹性力学的平面问题和空间问题进行试验.结果表明,总刚矩阵生成和方程组求解分别得到最高11.7和8的计算加速比.     

最小二乘有限元法和有限体积法在CFD中的应用比较

为比较最小二乘有限元法（Least Square Finite Element Method,LSFEM）和有限体积法在CFD应用中的优劣,采用最小二乘法离散不可压N-S方程的有限元模型,得到正定对称线性系统,采用高效的预处理共轭梯度法求解方程组;利用LSFEM和基于有限体积法的FLUENT分别计算Kovasznay流动、定常二维和三维后台阶流动以及非定常圆柱绕流等4个实例并比较计算结果.结果表明,LSFEM比有限体积法的收敛性和精确性更好,在CFD领域的应用价值很高.     

电容耦合电阻层析成像并行电阻测量原理研究

传统的电阻层析成像(ERT)系统的电极与被测介质直接接触,容易产生电极极化、电化学腐蚀等问题,近年来出现的电容耦合非接触电导测量技术与ERT技术相结合的电容耦合电阻层析成像系统提出了一种新的非接触测量方法来解决此问题。但是目前该系统的电阻测量原理决定了其测量模式是串行的,成为限制系统数据采集速度的一个重要因素。针对该问题,本文引入了新的测量模型,提出了并行电阻测量原理,实现了数据采集系统,大大提高了系统速度。本文主要研究内容包括:分析了新型传感器的测量模型,提出了新的电阻求解方法;利用有限元法获得了新测量模型下管道内灵敏场分布;研制了相应的12电极样机系统。初步实验测试结果表明,该系统在具有较好测量精度的同时,其数据采集速度可达120帧/s,有效提高了电容耦合电阻层析成像系统的实时性。     

基于龙格库塔法的弹塑性有限元并行计算

基于MPI集群环境对弹塑性区域分解有限元并行计算进行研究。提出了基于三阶和四阶的龙格库塔（Runge-Kutta）方法对应力-应变关系进行积分的算法。积分过程中自动调整子步大小来控制积分过程中的误差。研制了采用最小残余平滑法的子结构预处理共轭梯度并行求解算法。算法在基于工作站机群的并行环境下实现。计算结果表明：该算法具有良好的并行加速比和效率,是一种有效的并行求解算法。     

基于机群系统的PVM并行编程技术研究

首先简单介绍了当今最流行的分布式并行编程环境之一－PVM系统;然后论述了基于机群系统的PVM编程的一般方法,详细讨论了计算任务的分解,程序模式的选择,进程同步的设置及消息传递等关键步骤,最后,对PVM程序的调试作了简单的探讨。