基于四种并行计算模式的自然对数底并行计算方法

通过讨论自然对数底e计算的并行结构,分别实现了Window多线程、OpenMP、MPI和OpenCL四种语言计算e值。其中前三种是基于CPU的并行模式,openCL基于GPU的并行模式。根据数值实验的结果,分析了各种并行计算模式的优缺点。     

时域有限差分算法的并行实现

随着许多工程领域的计算量在不断加大，就提出了并行计算技术问题。而在目前高性能计算机系统中，最广泛使用的一种标准是MPI，它已成为一种并行程序的标准。MPI的理念就是需要将问题的并行求解算法转化为特定的适合并行计算模型的并行算法。麦克斯韦旋度方程的数值分析有多种方法，但其中的时域有限差分法是一种较好的方法。在用时域有限差分法进行数值计算时，需要进行大量的数据采集与计算。在这里，采用并行的方法给予实现，提高计算速度。     

非线性方程的多核并行蒙特卡洛求解方法

采用多核技术。通过使用Win32API、OpenMP、MPI三种并行模式将求解非线性方程的蒙特卡洛方法的串行方法并行化,得到5种并行化方法。根据数值试验结果,对各种并行方法进行比较,发现Win32API并行模式计算速度最快,最终将结论加以推广。     

MPI并行调试与优化策略在三维绕流气体运动 论数值模拟中的应用

从求解三维绕流问题的Boltzmann模型方程的数值模拟程序出发,通过研究区域分解并行计算策略,引入输入/输出、通信与CACHE等优化策略,对数值模拟程序进行MPI并行化移植与高性能计算调试。以高空稀薄过渡流区飞行器绕流状态为算例,进行了MPI大规模并行计算测试,证实了所发展的MPI并行化区域分解策略及程序优化途径的正确性。研究表明开展的并行化实现能明显地缩短模式计算时间,并取得较好的效果。     

MPI+OpenMP混合求解偏微分方程

差分方法是求解偏微分方程的最主要工具之一,并行求解差分方程可以快速解决工程问题。研究了基于MPI与OpenMP混合的并行计算方法 ,基于该方法测试了稳态传热问题的计算,结果表明,混合并行模式对于提高计算速度有加大的帮助。     

几何定理并行验证算法研究

几何定理证明的数值验证法以数值计算代替符号计算来提高效率,但是在实际应用中对复杂命题的解题效率还存在问题。该文尝试用并行计算方法来提高算法效率,分析了MPI编程模型下的任务划分、通信组织、任务调度等问题,并在MPICH2下实现了数值并行验证算法,对算法的并行性能指标进行了测试,得到了较好的结果。     

基于MPI的伪谱法DNS并行计算方法研究

使用伪谱方法的直接数值模拟准确、高效,但在高雷诺数情况下,计算量非常巨大,需要采用并行方法,但是快速傅里叶变换的并行算法在实际应用中有很大的困难。针对这一问题,提出了一种新的基于MPI的伪谱法直接数值模拟的并行计算方法。通过实例验证,该方法准确、易行、稳健,并且可以大幅提高计算速度,节省计算时间,这对直接模拟在科学研究和工程实际中的广泛应用都具有重要意义。     

多核环境下AREM模式混合并行计算研究

使用多核处理器已成为构建高性能计算机系统的主流方式。结合多核高性能计算机系统集共享内存结构和分布式内存结构于一体的体系结构特点,对AREM模式开展MPI/OpenMP混合并行计算研究与实现。性能测试结果表明,使用MPI/OpenMP混合并行计算可以将并行应用扩展至更大处理机规模,缩短计算时间,不对原程序结构做大的改动、以增量方式和较小的并行化代价,取得比较好的并行计算效果。     

连铸结晶器内控制模型的并行算法

鉴于连铸结晶器内数值模拟计算量大、耗时较长、传统串行算法很难满足现代工业要求的特点,提出了基于MPI的并行算法,该算法通过数据空间分块、各功能模块划分计算的方法对模拟的SIMPLER算法进行并行化。通过在上大自强3000集群高性能并行计算环境下的数值实验表明,该算法取得了较好的并行计算效果。     

一类大规模稀疏矩阵特征问题求解的并行算法

本文提出一种求解大规模稀疏矩阵特征问题的并行共轭梯度算法.为了提高算法的并行效率,设计了负载平衡的行划分方式,实现了计算和通信重叠的稀疏矩阵重排序方法,通过预处理减少计算过程中各进程间消息传递的通信量.另外,基于多核处理器高性能并行计算,实现了MPI和细粒度(线程级)OpenMP混合并行算法.在深腾7800并行计算机上对并行算法进行了测试,结果表明在进程数增多时并行算法可保持通信时间稳定性,在并行计算机上有很好的扩展性,适合大规模稀疏特征问题的求解.     

采用VMware构建虚拟并行计算网

基于并行技术的发展和并行程序开发的需要,提出了一种采用VMware虚拟机软件在一台普通PC机上模拟并行计算网络的方法。该方法的原理是在VMware上安装多个Lmux操作系统模拟多台独立的计算机,在进行并行环境的设置后使其成为一个和真实并行计算环境完全相同的虚拟并行网络,通过MPI程序的测试证明这种方法是可行的,且对于搭建基于Itanium架构的高性能计算平台的研究提供了一个良好的途径,并能降低研究开发资金的投入。     

近程作用分子动力学模拟的两级并行

分子动力学作为一种重要的计算手段在许多领域有着广泛的应用，由于它的计算量比较庞大，因此并行计算方法被越来越多地引入到分子动力学的模拟中。本文在目前常见的SMP集群系统上，根据系统的结构特点，针对分子动力学的三种并行算法：区域分解法、原子分解法和力分解法，利用MPI Pthread的混合编程模型，采用节点间消息传递模式以及节点内部共享存储的编程模式，实现了近程作用分子动力学的两级并行计算。计算结果表明，不同的算法采用了两级并行的方式和原来只有消息传递的并行方式相比，具有不同的计算效率，但是从总体来说采用两级并行的计算方式可以利用更多的计算资源，从而有助于提高计算能力。     

基于模式的并行编程环境中任务队列模式的研究与实现

并行程序的设计是并行计算的难点之一。本文在基于模式的并行编程方法的基础上,对一种典型的并行计算与通信模式-任务队列模式进行了深入的研究,并在基于模式的并行编程环境中对该模式进行了实现。本文将通过两个典型的应用实例说明在基于模式的并行编程环境中使用任务队列模式进行问题的并行求解与并行程序开发的过程,并从实现效率和可编程性方面对使用任务队列模式的并行程序和传统的MPI/PVM实现的并行程序进行了分析与比较。     

基于SMP集群系统的并行编程模式研究与分析

并行计算技术是计算机技术发展的重要方向之一,SMP与集群是当前主流的并行体系结构。当前并行程序设计方法主要采用基于消息传递模型的MPI和基于共享存储模型的OpenMP,两种编程模式各有特点和适用范围。对SMP集群以及MPI和OpenMP的特点进行了分析,介绍了在SMP集群系统中利用MPI和OpenMP混合编程的可行性方法。     

有限差分法的并行化计算实现

有限差分法是求解偏微分方程近似解的一种重要的数值方法。并行化计算可提高复杂计算问题的效率,二维场中拉普拉斯方程的差分格式非常适合并行化方法的计算。如何将串行部分并行化以提高大规模计算的效率,MPI（消息传递接口）是实现并行程序设计的标准之一。虚拟进程（MPI_PROC_NULL）是MPI中的假想进程,它的引用可简化MPI编程中的通信部分,引入虚拟进程编写代码,可实现有限差分方法的并行化计算。     

基于SMP集群系统的并行编程模式研究与分析

并行计算技术是计算机技术发展的重要方向之一，SMP与集群是当前主流的并行体系结构。当前并行程序设计方法主要采用基于消息传递模型的MPI和基于共享存储模型的OpenMP，两种编程模式各有特点和适用范围。对SMP集群以及MPI和OpenMP的特点进行了分析，介绍了在SMP集群系统中利用MPI和OpenMP混合编程的可行性方法。     

Win32平台基于通信的多核并行编程方法

随着计算机硬件的发展,多核并行计算在计算机软件及应用领域的出现率也越来越频繁。目前的多核编程模型采用线程级并行模型,现有的多线程并行编程模型主要有线程库、指令模型和任务式模型三种。提出一种与MPI并行编程模型相似的基于通信的方法在Win32平台上来实现并行编程,在此基础上实现MTI并行编程模型。通过若干典型的测试给出使用MTI进行并行编程的执行结果,结果表明MTI是有效、易用的。     

风暴潮数值模式的并行化

实现了风暴潮数值模式基于MPI的并行化;根据该模式数值计算的特点提出了一种并行求解三对角方程组的新方法,相对于传统算法编程简单而且并行效率更高;负载平衡是并行程序性能优化首先要解决的问题,以水格点的个数作为任务分解的标准,实现了较好的负载平衡,相比水陆格点不作区分的分解方法性能有明显的提高;在SMP平台上使用8个CPU时加速比可以达到7.0,在集群平台上为6.5。     

基于Matlab的高光谱遥感数据降维并行计算分析

对于海量遥感数据的计算而言,串行运算对计算机性能要求高,而且耗时长。为此本文提出引用并行运算方法,不仅可以降低对计算机性能的要求,还可以大大提高运行和计算速度。为此,首先介绍了基于MPI(Message Passing Interface)的并行运算机制,且以Matlab为例给出了它的并行模式,并详细介绍了将现有串行运算代码改造成并行运算的流程。以海量高光谱影像数据为例,将本征维数估计的串行运算修改为并行运算,实验分析并测试了其运行效率。结果表明,并行计算较串行计算可大大缩短本征维数的计算时间。     

基于曙光-2000上的两种并行消息传递模型

当前最流行的网络并行计算消息传递模型是PVM和MPI，通常使用者认为PVM和MPI仅是代表了解决相同问题的不同解答方案。而该文结合曙光－2000（分布式大规模并行计算机系统）所用的消息传递型编程模型，从PVM和MPI的设计目标，起源，规范、动态进程，非阻塞操作等几个方面来说明这两种程序设计方法有许多明显区别点，通常用来解决不同的问题。