一套二进制向量-矩阵乘法运算的光计算系统

对计算机前沿领域的光计算进行了讨论研究，介绍了光计算的核心运算器——光学向量-矩阵乘法器的工作原理，从实验角度出发，设计出了一套性能稳定的可实现二进制向量-矩阵乘法运算的光计算系统，并分析了此套系统的光学原理和性能特点。此系统具有矩阵乘法运算、数码显示、电压输出等功能，是一套实用性很强的教学科研演示产品，对光学乘法器以及光计算的研究具有一定的指导意义。     

光学向量矩阵乘法研究

向量矩阵乘法运算是数值计算中基本的运算,广泛应用于线性方程组求解、图像处理、数字信号处理、人工智能等多个领域。目前向量矩阵乘法的实现方法有很多种,其中用光学方式实现向量矩阵乘法的方法因其所特有的并行性和乘法性质,在解决这类二维信息处理问题时独具优势而受到研究者们的青睐。对光学向量矩阵乘法的研究进行了深入的分析和总结,综述国内外各种光学矩阵乘法实现的理论和方法,并阐述作者研究的基于三值光学逻辑处理器的实现方法,该方法具有结构简单、易于微型化、计算精度高等优点。     

光学向量矩阵乘法实验研究

旨在对光学向量矩阵乘法进行实验研究。针对Goodman向量矩阵乘法器原理光路模型中存在的结构庞大、可实现的运算规模有限、制作成本较高等问题,提出了一种用液晶阵列实现向量矩阵乘法的方法。该方法具有易于微型化、可完成大规模的二进制向量矩阵乘法运算、制作成本较低的优点。对该方法的原理进行详细地说明;并利用本课题组开发完成的三值逻辑光处理器作为实现该方法的核心器件,完成了实验。实验结果表明该方法具有正确性和巨大的并行处理优势。     

一种实现平衡三进制向量矩阵乘法的光学方法*

提出了一种实现平衡三进制向量矩阵乘法的光学方法。在文献[5,6]的工作基础之上,受到三值光学计算机具有处理三值信息能力的启发,继续研究三值光学向量矩阵乘法的实现,提出平衡三进制光学向量矩阵乘法的实现方法。详细说明了该方法的原理和工作步骤,并通过实验验证该方法的正确性,讨论分析了光学向量矩阵乘法的优点以及三值光学向量矩阵乘法的优势所在。     

一种新的光学向量-矩阵乘法

在三值光计算机上实现光学向量-矩阵乘法。为了利用光的并行性,研究使用MSD数字系统。在该数字系统上应用全并行无进位加法和M变换实现光学向量-矩阵乘法。为了提高效率,利用M变换以全并行的方式生成部分积,而后采用了二叉迭代法来求向量内积。实验证明了其可行性和正确性。由于该系统在信息表达上将光强与光的偏振性结合起来,所以在解码时不需要测量光强,只需判断光的有无即可,提高了运算精度和速度。     

基于三值逻辑光学处理器实现向量矩阵乘法 *

向量矩阵乘法是一种应用广泛的运算,用光学方法实现向量矩阵乘法能够充分发挥光处理的并行优 势,旨在提出一种新的实现向量矩阵乘法的光学方法。受到三值逻辑光学处理器结构的启发,提出用该处理器 实现二进制向量矩阵乘法,这个新方法能够克服传统光学向量矩阵乘法器结构中存在的一些不足。详细说明了 实现的原理和过程,并讨论了这种新方法的优点,最后展望了这种新型的光学处理器的发展前景。     

稀疏矩阵向量乘法的并行计算

本文研究大型稀疏矩阵向量乘法的并行化措施。主要包括高效的存储方法,核心代码用汇编语言编写,循环展开,宏任务和微任务方式,重排序和分块技术。根据实际问题的需要,分别给出了一般稀疏矩阵和对称正定带状矩阵向量乘法内核子程序,ELLPACK,ITPAKC及LINPACK等库和许多应用程序可直接调用它们。     

基于流水光总线阵列的快速矩阵乘法运算

基于流水光总线的可重构线性阵列系统(LARPBS)是一种建立在光总线上的并行计算模型,许多研究工作者已经在该模型上设计出了一些高效的并行算法。该文主要介绍了LARPBS模型及其快速矩阵乘法运算,从而使人们更加了解光总线计算模型及其优越性,为今后进一步研究光总线模型及其并行算法奠定了基础。     

基于高预测性的稀疏矩阵向量乘法并行计算优化

稀疏矩阵向量乘法(sparse matrix-vector multiplication, SpMV)是广泛应用于科学计算、工业仿真和智能计算等领域的重要算法,是核心的计算行为之一. 在一些应用场景中,需要进行多次的SpMV迭代,以完成精确的数值模拟、线性代数求解和图分析收敛等计算要求. 受限于SpMV本身的高度随机性和稀疏性所导致的数据局部性极差、缓存效率极低、计算模式非常不规则等问题,导致其计算负载成为当前高性能处理器的优化难点和研究热点. 基于现代高性能超标量乱序处理器的架构特征,深入研究SpMV的各类性能瓶颈,并且提出从提升可预测性和降低程序复杂度的角度进行全面的性能优化. 其核心思想是：通过构建串行访问的数据结构,提升数据访问的规律性和局部性,大幅度优化数据预取效率和缓存利用效率;通过构建规则的分支跳转条件,提升程序的分支预测准确率,有效提升程序执行效率;通过灵活运用SIMD指令集,有效提升计算资源利用率. 通过对以上特性的优化,该方法可以显著缓解性能瓶颈,大幅度提升处理器资源、缓存资源和访存带宽的利用率,并且获得与主流商用计算库MKL相比平均2.6倍的加速比,相比于现有最先进算法获得平均1.3倍的加速比.

     

一种局部和全局相结合的光流计算方法

光流场是计算机视觉的一个研究方向,微分法是计算光流场的一个常用方法,它分为全局方法和局部方法,全局方法能够得到100％的致密的光流场,而局部方法大多只能得到稀疏的光流场,但它在噪声情况下具有更好的鲁棒性。本文提出一种局部和全局相结合的方法．首先给出五点光流约束的局部方法,再结合全局方法,计算得到了既致密又 鲁棒的光流场。     

脉冲神经膜系统求解任意两个自然数的乘积

考虑在一种新的生物计算装置(即脉冲神经膜系统)上处理任意两个自然数的乘积问题.首先给出了具有单个输入神经元的脉冲神经膜系统,它可以求解n-addition问题(即n个自然数的求和);其次,构造了一族脉冲神经膜系统,使该族中的每个系统可以求解给定二进制位长度的任意两个自然数的乘积.文中解决了Miguel AGutierrez-Naranjo和Alberto Leporati提出的一个公开问题.     

二进制粒计算模型

粒计算是一种处理不确定性数据的理论方法,涵盖粗糙集、模糊集、商空间、词计算等。目前,数据的粒化与粒的计算主要涉及集合的运算与度量,集合运算的低效制约着粒计算相关算法的应用领域。为此,提出了一种二进制粒计算模型,给出了粒的三层结构,包括粒子、粒群与粒库,并定义了二进制粒子及二进制粒子的运算,将传统的集合运算转化为二进制数的计算,进一步给出了二进制粒子的距离度量,将等价类的集合表示方式转化为粒子的距离度量表示方式,给出了粒子距离的相关性质。该模型定义了二进制粒群距离的概念,给出了二进制粒群距离的计算方法,提出了基于二进制粒群距离的属性约简方法,证明了该方法与经典粗糙集约简方法的等价性,并以二进制粒群距离作为启发式信息,给出了两种约简算法。     

云计算支持下的协作式数字取证技术

为解决网络环境下电子证据分散、取证分析效率低、协作难度大等问题,在分析计算机犯罪特点以及当前数字取证所面临的相关问题基础上,针对数字取证与分析的协同需求,设计了一种具有正循环反馈机制的云计算支持下的协作式数字取证模型,并详细论述了其设计思想和体系架构.最后,研究了模型的系统实现方法、电子证据云存储调度策略、基于封锁机制的并发分析任务调度.实验表明,协作式数字取证技术可有效提高数字取证工作效率和分析结果的准确性.     

HPP:一种支持高性能和效用计算的体系结构

为了同时做到应对千万亿次高性能计算的技术挑战和满足数据中心(data center)未来的主要应用模式效用计算(utility computing)的需求,提出了一种称为HPP(Hyper Parallel Processing)的高性能计算机体系结构.HPP的主要特征是全局地址空间(global address space)和单一操作系统映像的超节点(hyper node).HPP结合了MPP的可扩展性,DSM的高效通信和机群的普及化的优点,为高性能计算和效用计算都提供了许多创新研究的机会.基于HPP体系结构,实现了一个曙光5000高性能计算机的原型系统,初步验证了它的可行性.     

光学元件管理系统的实现

为了提高管理工作的自动化和效率,针对高功率激光系统涉及的光学元件种类多、数量大、元件管理工作繁琐的实际情况,开发了光学元件管理系统.本系统可动态添加或删除元件的种类,允许自定义每种元件的参数类型.在提供对参数进行方便的录入和修改的同时,可对所有参数进行检索,并能够对元件的外借和归还进行简便的管理,还可以察看所有光学元件的公共状态和元件的使用记录,也具有打印和备份功能.     

计算机光路自动准直控制系统的控制问题研究与分析

计算机光路准直控制系统是一个复杂的实时控制系统，该系统控制问题研究是整个计算机控制系统的关键，文章对光路准直的控制过程及实现给出了详细描述。