基于多核PC集群的并行绘制系统研究与实现

为满足大规模虚拟现实应用在渲染速度和显示分辨率等方面的要求,采用基于多核平台的PC集群系统,构建了高性价比的分布式图形渲染系统。系统充分结合多核PC集群中节点内部的并行和节点间的并行,通过对视景体的缩放和投影中心的移动实现了灵活的分屏,集群节点内部从渲染流水线、循环迭代、函数级三个层次进行了多核并行优化,有效地提高了并行绘制系统的效率。实验结果表明：多核平台与并行绘制系统结合,以多线程的方式有效地提高了应用程序性能。     

面向ARM64架构多核微处理器的模板计算性能优化研究

模板计算是一类重要的计算核心,广泛存在于图像和视频处理以及大规模科学和工程计算领域。但是,针对ARM64高性能处理器的模板计算性能的优化研究还很少。为了实现典型模板计算核心在ARM64架构多核微处理器上的并行化和性能优化,基于AMCC X-GENE2和飞腾FT-1500A多核微处理器特点,提出了基于两维度绑定的优化方法,该方法通过线程与CPU绑定以及线程与数据块绑定,减少了线程调度的并行开销,增加了Cache的命中率。实验结果表明,该方法提升了模板计算在ARM64架构多核微处理器上的性能,且在两种ARM64架构多核微处理器平台上都表现出较好的可扩展性。     

基于TBB的二维DCT并行化设计

线程构造块(TBB)能简化并行化设计,支持高效地实现多核并行功能.给出面向多核计算的二维DCT的并行化方法,并利用TBB平台实现;针对高耗时的余弦计算,利用查表和分块计算措施进行优化,并探讨粒度设置方法.在多核环境中的实验结果表明,优化后的并行化方法能有效改善执行性能,获得较好的加速比,且具备可扩展性.     

基于遗传算法的多处理器系统任务调度

用一种遗传算法的调度策略,以大维度矩阵求逆为实验对象,探索在多核中如何完成任务的均衡分配问题,以达到加速效果.算法利用系统资源的弹性,自动搜寻可以并行的子任务并将其合理地分配到相应计算节点中,提高了多核系统资源调度性能,实现了对用户提交的任务的优化调度,达到了均衡系统各处理器计算负载和提高多核系统的总体性能的目标.     

多核处理平台上任务图模型的并行调度策略研究

凭借着高性能,低功耗的特性,多核处理器已经占据了目前的主要市场.提出一种多核处理平台上基于任务图模型的调度策略.建立了多核平台上任务图的空间与时间并行调度模型;针对任务图的空间并行与时间并行调度模型提出了并行节点合并、分配的优化算法与流水线并行的优化算法.最后,提出将优化的空间与时间并行调度技术相结合的并行调度策略.通过实验验证,本文提出的算法比其他多核并行调度算法降低了处理器核心间的通信与同步开销,提高了系统的计算效率与吞吐量.     

多核环境下面向仿真组件的HLA 成员并行框架

提出了一种面向仿真组件的并行联邦成员框架,以解决基于HLA(high level architecture)复杂仿真系统联邦成员开发的问题,并提升多核处理器环境下联邦成员的运行性能.并行联邦成员框架通过仿真组件的组合、装配来构建联邦成员.通过仿真引擎管理、数据分发管理、对象管理、组件管理服务和负载平衡功能,并行联邦成员框架为仿真模型构建了一个多核的并行执行环境,并确保并行成员能与RTI正确交互.通过实验来研究并行成员框架引入的额外开销,并比较并行成员和普通成员的性能.实验结果表明,并行框架能够充分利用多核处理器的计算能力来减少仿真系统运行时间,提高系统性能.     

面向异构多核架构的自适应编译框架

针对应用在移植到异构多核高性能计算机系统中所面临的可移植性差以及性能优化难度大的问题,文中提出一种面向异构多核架构的自适应编译框架.通过源到源编译解决传统并行编程模型应用向异构多核架构的映射问题;同时利用动态剖分信息,自适应地调整插桩并配置优化策略,形成迭代式的自动优化过程.文中自适应编译框架将软硬件映射机制与优化策略结合,有效地解决了同构并行应用向异构多核架构的移植问题并提高了应用的整体性能.实验结果表明,文中基于Cell架构实现的原型系统,很好地解决了异构多核架构下应用移植性等问题,同时应用性能有所提高.     

多核并行编程技术在中文分词程序优化中的应用

为了充分利用多核处理器的硬件资源和计算能力,提出了多核并行编程技术在中文分词程序中的优化方案.根据中文分词最大正向匹配算法的特点,由传统的串行程序,改为并行程序.利用多核并行编程模式的思想,设计了一个混合并行编程模式,通过Intel的性能分析工具,找出了该算法的热点和瓶颈,对其进行优化.实验结果表明,优化过后的执行时间较原来串行程序的执行时间缩短了50%～60%,同时提高了程序的加速性能,取得了良好的效果.     

片上Trace辅助的嵌入式多核程序分析与调优

YHFT-QDSP是一款多核处理器,TraceDo是其实时片上追踪调试系统。本文首先将串行二维快速傅立叶变换算法(2D-FFT)并行化,映射于该多核处理器;并基于可视化的TraceDo系统,从多核程序同步及核间数据传输两个方面深入分析了并行2D-FFT程序行为;而后提出并实现了两种性能优化(调优)方案。实例研究表明,TraceDo系统可有效地提高嵌入式多核程序的开发效率。     

大规模结构有限元分析程序在多核集群计算环境中的性能分析和优化

通过对基于MPI编程模型实现的开源有限元计算分析软件在多核集群计算平台中的程序性能的分析,找出程序瓶颈及其原因,实现了基于MPI编程模型的并行程序在多核计算环境中的性能优化。根据程序性能瓶颈的分析,提出了基于MPI/OpenMP混合并行编程模型的大规模线性/非线性方程组求解和多线程多进程同时进行消息通信的两种程序性能优化方案。不同计算规模的实验结果表明,在多核集群计算平台中,MPI/OpenMP混合编程模型实现的大规模非线性方程组求解器相对于单纯基于MPI编程模型实现的并行程序,其性能有2倍到3倍的提升;多线程多进程同时消息传递的优化方案虽然对程序能够起到性能优化作用,但是对解决程序消息通信瓶颈的问题不是最好的方法。两个方案总体性能分析结果表明,基于MPI/OpenMP混合编程模型实现的并行程序,在多核集群计算平台中能够更好地发挥硬件系统的计算能力。     

多核处理器并行编程模型的研究与设计

为了在多核处理器上充分利用多核资源以提升程序性能,研究了多核处理器的体系结构和多核环境下可能影响并行程序性能的因素,实现了基于任务的并行编程模型.该模型提供了单任务数据并行和多任务并行两种并行处理方式,其中单任务数据并行使用cache块技术划分数据集,多任务并行使用任务密取的任务调度策略.用该模型实现了计算斐波那契数列的递归算法,实验结果表明,使用该模型编写多核并行程序可以达到较高的相对于串行计算的加速比.     

基于多线程的地震相干体属性提取算法

为了充分发挥计算机的多核优势,提高地震数据相干体的计算速度,通过研究在多核上的多线程并行技术,完成了并行相干体算法的设计与实现,并分别对串行和并行算法进行性能比较测试．测试结果表明：Pthread多线程技术可以充分利用多核资源,取得比较理想的线性加速比,且提高了系统的计算效率,非常适合于大数据量的地震数据处理的应用．     

内存OLAP多核并行查询优化技术研究

随着以大内存和多核为代表的计算机硬件技术的发展,以cache-conscious算法为中心的查询优化技术逐渐转向以multicore-conscious为中心的查询优化技术,来提高多核处理器的并行处理性能.该文的研究目标是具备复杂星型连接特点的联机分析处理OLAP技术,以查询执行代价最大的星型连接为研究对象,提出同时满足cache-conscious和multicore-conscious的多核并行连接算法DDTA-MPJ.该算法包括基于事实表水平分片和维属性列共享访问模式的查询内多核并行算法IntraDDTA-MPJ、基于QuerySlots的查询间多核并行算法InterDDTAMPJ以及中位数多核并行算法Median-MPJ.实验结果表明该算法具有良好且稳定的并行查询处理性能,线性查询处理模型能够更好地利用多核处理器的先进性能.     

多核环境下高效集合通信关键技术研究

随着高性能计算需求的日益增长,多核处理器在高性能计算中间得到了广泛的普及.为了保证高性能计算机系统的效率,需要保持计算和通信的平衡性,多核的广泛使用对通信系统的效率提出了更高的要求.集合通信作为通信系统中的重要组成部分,研究多核环境下的高效集合通信具有十分重要的意义.文中首先研究了多核对集合通信性能的影响,并根据多核处理器共享Cache以及内存竞争的特点,提出了层次化算法、限制并发、NUMA感知的优化方法和Cache友好的优化算法,并分别在MPI_Barrier、MPI_Bcast和MPI_Alltoall中进行了验证.实验结果表明优化方法能够有效地利用多核结构特点,降低竞争带来的影响,提高了多核环境下集合通信的性能和可扩展性.     

多核阵列的任务调度技术研究

随着信号处理的复杂度的增加,多核并行架构成为数字信号系统的有效解决方案。主要研究了面向数字信号处理系统的无线多核阵列的任务调度问题。从数字信号处理系统与无线多核阵列的性能和开销要求出发,以功耗、热分布以及延时为优化目标,设计出相应的功耗、热均衡评估与延时模型,作为多目标优化算法的目标函数。同时,在NSGA-II算法的基础上改进拥挤策略与初始种群,并设计新的适应度函数,兼顾3个优化目标的性能,增加探索到更优解的可能性。最后,在无线多核阵列平台上采用多种任务图进行仿真,验证了所提算法的有效性与优越性。     

多核处理器下并行程序设计探析

当代科学技术和社会经济的发展对大规模科学与工程计算的需求是永无止境的。在这种压力之下,双核乃至多核应运而生,多核时代已经来临。多核技术在多线程、多任务等领域发挥着极大的作用,因而对软件的运行效率以及软件的开发起到了很大的影响。将多核的成本优势与并行化计算对计算性能上的需求相结合,充分利用这些并行计算机资源,将大大提高计算机的性能。     

基于并行子树构建的XML解析方法

XML解析的高耗时特点制约着XML应用系统整体性能的提高,并行化是一种重要的优化手段。现有的并行XML解析算法存在的问题是需要通过预处理进行数据划分,才能实现分片并行完全解析处理。预处理往往很耗时,若进行优化处理,则实现复杂。提出的方法可实现对XML数据任意分片直接进行解析,并行构建各个片断中的子树,再通过子树合并获得全局的文档树。实验结果表明该方法能有效利用多核计算环境,并行实现XML解析。     

基于多核优化的网络流量监测指标评价系统

针对网络流量监测系统传输数据量速度过快时,存在的数据丢包、传输停止、响应错误等性能问题,提出了一套针对网络流量监测系统的评价指标,将系统的吞吐量作为核心指标,通过评价指标来对系统的优化性能进行评估;选取了网络协议解析类系统进行多核优化研究,以GTP-AS系统作为具体目标进行优化之后,根据系统的性能瓶颈提出了一套多核平台优化策略,并且通过实验证明,当核心处理器的计算核心数量增加到七个时,完成多核优化的网络协议解析系统的吞吐量能够达到优化之前的391.73%,有效提高了系统性能。     

基于多核优化的网络协议解析类系统应用研究

针对网络流量监测系统传输数据速度过快时存在的数据丢包、传输停止、响应错误等性能问题,提出了一套针对网络流量监测系统的评价指标,其将系统的吞吐量作为核心指标,通过评价指标来对系统的优化性能进行评估;选取了网络协议解析类系统进行多核优化研究,以GTP-AS系统作为具体目标进行优化之后,根据系统的性能瓶颈提出了一套多核平台优化策略,并且通过实验证明,当核心处理器的计算核心数量增加到7个时,多核优化的网络协议解析系统的吞吐量能够达到优化之前的391.73%,有效提高了系统性能。     

声波数值模拟中的多核并行方法研究

波动方程数值模拟普遍存在计算量大的问题,如何根据波动方程有限差分方法的特点开展并行化方法研究是适应微机多核发展的必然趋势。结合波动方程数值模拟中的多层循环嵌套问题和OpenMP的特点,通过确定循环体并行顺序、减少串行环节、合并循环体、准确设置制导语句以及线程绑定优化等方法有助于实现微机多核的高效并行。针对波动方程特点的多核并行不仅有助于提高单机计算效率,对于提高计算机集群上常用的MPI+OpenMP混合并行效率也具有重要意义。