“电子线路计算机辅助设计”本科教学研究

着重介绍面向计算机专业本科生开设的创新课程——"电子线路计算机辅助设计",阐述该课程的教学目标和具体的课程设计,包括教学内容、实验内容、课时安排以及教学方法。     

弹性体系结构的高性能机群管理监控系统设计与实现

本文提出了基于控制器设计思想的、具有弹性体系结构的高性能服务器管理监控系统的设计和实现方法,弹性的分层结构精简了管理系统通信路径,提高了机群规模扩展性和管理效率,利用控制器思想把具体的业务逻辑与通用的业务逻辑进行分离的弹性功能扩展方法,提高了系统功能扩展性.实践证明,该系统能够适应机群管理系统规模变化和功能变化的要求,方便高效的管理和监控异构高性能服务器系统.     

计算机机群系统分析

计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性,它包括同时性和并发性,计算机系统的机群系统由一组完整的分布在不同地理位置的计算机系统通过高性能的专业网络或局域网系统互连而成的系统,是并行计算机系统或计算机网络系统的一种类型,它作为一个单独的统一计算机资源来使用,既可以做科学运算,也可供商业运用。     

PVM环境下的高性能机群计算机系统探究

机群是指借助一些网络连接,将一些独立的计算机组构成一个系统。机群系统有着显著的经济性好、结构简洁、应用方便、可扩展性好等特点,与大型的专用计算机系统相比而言,其性价比要高出很多。并行计算机模型多种多样,其中消息传递型相对而言更易于理解,且具有较强的操作性,其并行编程环境中PVM是应用最广泛的一种。探讨了基于PVM环境高性能机群计算机系统的构建与编程。     

实用的机群监控系统

在研制遥感图像并行处理系统的过程中,发现当前的机群监控不能为高性能计算的调试和运行提供足够支持.通过将MPI库编写的并行程序的运行状态反映在机群监控界面上,能为图像处理模块的调试和运行监测提供了方便.基本原理是将被监控项目记录在一个单独的动态汇聚表中,通过动态增删监测条目来记录需要交换的数据包括对某个特定的 MPI 进程的监控数据,同时,与 Ganglia 中 Cmon 实现的 gmond 相比较,由于所有的数据传输都是由上层节点的订阅发起的,在没有用户使用监控界面的时候,可以减少数据传输量和网络占用.     

高性能光互连机群网络接口卡的设计与实现

由于网络环境的机群系统中单个结点的性能越来越高，机群互联网的通信带宽和可靠性成为提高系统性能的主要因素。该文提出了基于计算机DDR存储器接口的高性能光互连机群网络接口卡的结构，并在Xilinx公司的FPGA芯片XC2VP20上进行了实现，对高性能机群互连链路瓶颈问题的解决做了探索性的尝试。实际测试结果表明，DDR存储器接口带宽达到了1600MB／s，链路单通道的最高实测速率达到2．5Gb／s。     

机群计算多通道通信技术研究与设计

讨论了提高机群系统通信性能的主要途径，详细分析了多通道通信技术的提出背景和相关技术，并提出了支持多路Myrinet网络并行通信的多通道通信技术设计方案MNC。     

网络流量对网上机群计算的影响

利用网上空闲处理机组成动态非专用机群进行分布式并行计算是网络计算的重要研究方向之一,非专用机群面临的一个最重要的问题就是网络流量动态变化和通信延迟造成网络环境的不确定性和计算的不稳定。该文从理论上分析和评估了网络流量对非专用机群计算环境下各种并行任务的影响,并给出了典型的实验结果。     

网络机群计算的负载指标研究与实现

针对利用网上空闲机进行非专用机群分布式并行计算的环境,研究复杂通用网络上用什么指标发现空闲处理机及如何实时衡量处理机的负载变化以调度分配处理机.在研究现有分布式系统和专用机群负载指标的基础上,提出了一种适用于网络机群计算环境的复合型负载指标,详细讨论了它在系统中的作用和实现,并通过大量测试分析实验,得出了一个合理的负载指标更新周期.     

基于机群计算的星载SAR回波并行仿真研究

在星载合成孔径雷达（SAR）回波仿真时域算法和基于FFT的频域模拟算法的基础上,对星载SAR回波仿真的并行化算法进行了研究。基于通用计算机平台构成机群,采用SOCKET通信机制进行消息传递及数据传送,实现了回波仿真的并行化处理。通过对并行算法加速性能的分析,证明了该算法能有效地加速回波仿真的进程。利用Chirp Scaling（CS）算法对仿真数据进行成像,验证了该算法的有效性。     

基于IA架构的高性能计算平台的研究

目前众多领域对大规模计算逐渐显示出一种迫切的需求,集群技术在高性能计算领域中的理论研究和实践越来越得到广泛的关注。高性能计算是解决大规模聚变模拟计算的有效途径。本文介绍如何基于集群技术构建聚变研究高性能计算系统,分析了系统的基本体系结构,从硬件和软件两个方面详细解析其高性价比的构建技术。     

基于MPICH2的高性能计算集群系统研究

目前在高等学校和科研机构中对于高性能计算的需求很大,而商业的超级计算机性能虽高但价格昂贵,同时这些单位又都拥有大量普通的PC机和网络设备。为了利用现有硬件资源获取高性能计算能力,文中研究了在PC机和Linux环境下构建基于MPICH2的高性能计算集群系统的方法,搭建了一个拥有16个节点的系统并利用高性能Linpack基准测试方法进行了性能测试。测试结果表明,这种构建高性能计算集群系统的方法切实可行,是低成本获取高性能计算能力的良好途径。     

高性能计算集群的Linpack测试及其在大数据中的应用

高性能计算集群用于高效并行计算,具有很高的性价比和良好的可扩展性,如何测试和评价集群系统性能成为一个关键问题。本文基于6个节点的集群进行Linpack测试,测试不同问题规模、计算节点数、求解矩阵数据分块NB、处理器网格拓扑P×Q、网络通信等重要因素,将单机与集群的计算性能进行对比,测试集群性能,结果表明：该集群的并行计算性能良好,可扩展性强,但硬件通讯能力需进一步改善。应用该集群到实际的地震大数据计算中,该集群的并行计算能力得到了很大的提升。     

高性能计算系统中的服务质量研究

高性能计算系统的资源管理以集群作业管理为主,这种粗粒度的管理方式缺乏有效的作业资源控制手段,不能准确了解作业的资源需求,在一定程度上仍然不可避免计算资源的浪费.针对高性能计算系统中高效利用系统计算资源的问题,提出并实现了基于操作系统的QoS服务质量框架,对作业资源使用进行细粒度的统计与控制,实现了资源的动态控制与协商机制,完善作业加载与调度策略,在高效利用系统资源方面取得了较好的应用效果.     

面向异构计算的高性能计算算法与软件

研发适应国产异构计算环境的高性能计算算法与软件是非常重要的课题,对我国高性能计算软件研发匹配高性能计算硬件高水平发展的速度具有重要意义.本文首先简要介绍高性能计算应用软件的现状、趋势和面临挑战,并对几类典型高性能计算应用软件开展并行计算算法特征分析,涵盖了宇宙N体模拟、地球系统模式、计算材料相场动力学、分子动力学、量子计算化学和格点量子色力学等多个问题、尺度和领域.其次,我们讨论了面向国产异构计算系统的对策,提炼出若干典型应用算法和软件的共性问题,涉及核心算法、算法发展、优化策略等.最后,本文面向异构计算体系结构对高性能计算算法与软件进行了总结.     

面向异构计算的高性能计算算法与软件

研发适应国产异构计算环境的高性能计算算法与软件是非常重要的课题,对我国高性能计算软件研发匹配高性能计算硬件高水平发展的速度具有重要意义.首先,简要介绍高性能计算应用软件的现状、趋势和面临挑战,并对几类典型高性能计算应用软件开展并行计算算法特征分析,涵盖了宇宙N体模拟、地球系统模式、计算材料相场动力学、分子动力学、量子计...     

面向云计算的网络化平台研究与实现

云计算提供三种类型的服务:基础设施即服务、平台即服务和软件即服务。很多云实例都采用高性能计算结点构建基础设施,而高性能计算机的传统使用方式制约了云平台型服务的发展。本文设计并实现了基于高性能计算机的面向云计算的网络化平台NPCC,这是尝试解决高性能计算环境支持提供云平台型服务存在问题的一种探索性研究。NPCC采用了高性能虚拟域HPVZ技术和多目标协同的并行工作负载调度策略等,改变了传统高性能计算机的共享使用方式,为用户提供了具有易用性、通用性、安全性、可定制化和图形化的面向云计算的网络化平台环境。     

基于高性能计算环境的科学计算应用平台设计与实现

为了提升高性能计算环境的易用性并降低使用门槛,本文提出了一种基于高性能计算环境的通用科学计算应用平台构建方案,旨在为用户提供更便捷、体验更友好、简单高效的科学计算服务。用户通过访问网页即可输入计算参数、提交任务、查看执行结果并集中管理不同应用的计算任务和历史数据,无需安装相关工具或者记忆操作命令。该方案设计充分考虑了应用间的差异性,拥有良好的扩展性,易于部署和迭代,同时拥有良好的安全性。     

集群计算环境下高性能通信库HPCL的设计与实现

论述了一个高性能通信库系统-HPCL的研究与实现．HPCL的技术特点包括支持多路通道、允许多个进程同时通信、支持可靠的消息传递、支持通道上下文切换、允许一个通道被多个进程按照分时的方式来使用、支持多点传送，具有低延迟，高吞吐量等．这些特点的实现技术包括改进的ACK／NACK流控制算法，基于快速Ethernet网络接口的及时发送（Immediate Sending）技术，中断回收（Interrupt Reaping）技术．使用典型Benchmark对HPCL和TCP／IP的通信性能、应用性能进行对比表明，HPCL达到了理想的吞吐率和时间延迟．     

蚁群:一种新型的高效多用计算平台

在科学计算和大数据处理应用需求的推动下,高性能计算机的性能不断提升、系统规模日益扩大,系统功耗越来越成为制约能力提升的重要瓶颈.在深入分析现有4类高性能计算机的基础上探讨了2项关键技术:1)可重构微服务器(reconfigurable micro server,RMS)技术.解决单个计算节点在领域应用加速能力、系统功耗和体积间的平衡兼顾问题.2)自治与分治相结合的集群构造技术.解决基于微小型化计算节点的大规模计算平台构造与扩展性问题.在此基础上,提出了一种新型的高效多用计算平台架构——“蚁群”,构建了包含2 048个低功耗、微小型化RMS计算节点的蚁群平台原型系统,并实现了大规模指纹实时比对和多RMS节点协同排序2个典型应用.测试表明,单个RMS节点的指纹比对性能是Xeon单核的34倍,功耗仅5W,整个原型系统可实现千万量级指纹库的数百并发实时查询;蚁群平台的数据排序性能功耗比是GPU平台的10倍以上,有效提升数据排序的效率.