有限元单元计算予程序的OpenMP并行化

Intel和AMD双核乃至4核处理器的推出,使得并行计算已经普及到PC机。为了充分利用多核,需要对原有程序进行多线程改造,使其充分利用多核处理带来的性能提升。该文利用共享存储编程的工业标准OpenMP对有限元方法涉及的单元计算子程序进行了并行化实现。在机群的一个双CPU的SMP节点上的测试表明,共享并行化使得该单元子程序的性能提高了一倍。     

Smith-Waterman算法OpenMP并行化

基因比对可以实现对诲量生物信息的分析和处理,其中Smith—Waterman算法实现的比对信息精确度较高,但是处理速度慢。本文利用共享存储编程的工业标准OpenMPX;ySmith-Waterman算法进行了并行化实现。在一个拥有四个双核CPU的SMP节点上的测试表明,共享并行化使得该局部比对算法的速度提高了40％。     

OpenMP的多核并行程序设计

介绍一种多核并行编程标准OpenMP,对循环并行化的指令和使用方法进行详细解释,并给出实例证明使用OpenMP对多核环境下程序效率的提高。     

基于OpenMP的AVS并行编码算法研究与实现

为了提高新一代音视频编解码技术标准AVS的编码速度,利用OpenMP在多核处理器平台上研究并实现了AVS的GOP级、条带级,帧级和基于任务队列模型的帧级并行编码算法.对CIF格式的视频序列进行了测试,在四核处理器平台上加速比最高能达到3.82x.另外,基于任务队列模型的帧级并行算法在保持图像质量不变的基础上解决了帧级并行算法加速比偏低的缺点.实验结果表明,OpenMP是一种简单而有效的并行化编程工具,基于OpenMP的各个AVS并行编码算法与原串行算法相比,编码速度都有显著提高.     

基于OpenMP的事务存储同步语义研究

多核处理器环境下必须解决多核处理器的并行编程问题,才能够充分发挥多核处理器的性能.事务存储(Transactional Memory)机制提供了一种在多核环境下程序并行执行和同步的方法.已有的工作已将事务存储扩展到了OpenMP,为程序员提供满足事务原子性、一致性和隔离性的共享存储访问.但当前事务存储的语义并不完善,事务间不能交换中间结果,不能实现锁的部分语义.提出并实现了一种基于开放嵌套的事务存储的同步语义,从而解决了事务间不能交换中间结果的问题,增强了扩展事务存储后OpenMP的并行编程能力.     

多核微机基于OpenMP的并行计算

随着四核微机走向市场和八十核处理器在实验室研制成功，多核正引领软件研发发生基础性变化。开发人员需要在代码中添加线程来利用系统所提供的多个内核，从而提升PC应用软件的功能和性能。文中探讨在多核微机上进行并行计算的实现技术。介绍了共享存储系统并行编程接口OpenMP的模型、指令和库函数，以及Intel C＋＋编译器9．1和Microsoft Visual Studio 2005等对OpenMP的支持；着重探讨了二维离散快速傅里叶变换并行算法的设计、实现与优化技术；展望了高性能并行计算软构件库的开发前景。     

Java并行程序设计教材建设和教学探索

针对现阶段并行程序设计教材相对匮乏的问题,在分析已有并行程序设计教材发展现状的基础上,对面向主流编程语言Java的并行程序设计教材建设进行比较,说明《Java并行程序设计》教材的基本架构、相关知识点以及例题演示方法,介绍该教材在个性化实训教育和选修课中的教学效果。     

多核微机基于OpenMP的并行计算

随着四核微机走向市场和八十核处理器在实验室研制成功,多核正引领软件研发发生基础性变化。开发人员需要在代码中添加线程来利用系统所提供的多个内核,从而提升PC应用软件的功能和性能。文中探讨在多核微机上进行并行计算的实现技术。介绍了共享存储系统并行编程接口OpenMP的模型、指令和库函数,以及Intel C 编译器9.1和Microsoft Visual Studio 2005等对OpenMP的支持;着重探讨了二维离散快速傅里叶变换并行算法的设计、实现与优化技术;展望了高性能并行计算软构件库的开发前景。     

基于混合包围体的OpenMP并行化碰撞检测算法

针对交互式系统中碰撞检测实时性、精确性的要求,提出了一种共享存储系统的并行碰撞检测算法.利用AABB包围盒较好的紧密性和包围球计算简单的优点来构建物体的混合包围体层次(S-AABB),快速排除不相交的物体以加速算法,利用OpenMP并行模型来并行遍历混合包围体层次,进一步加速碰撞检测算法.实验结果表明,与现有经典的I-COLLIDE等算法相比,该算法在效率、精确性方面具有明显优势,能够满足交互式复杂虚拟环境的实时性和精确性的要求.同时,还与已经提出的MPI及Pipelining等并行算法进行比较,从时间效率和资源消耗两个方面说明本文基于OpenMP算法的优点.     

渐进式MPI并行编程的教学方法

MPI并行编程的教学过程中，首要任务是解决好串行编程思想到并行编程思想的转换，让学生掌握SPMD方式下同一段代码可以形成不同计算行为是关键所在。从单机环境下的多进程／线程编程入手，获得SPMD的概念后再学习MPI的基本概念，然后学习其他高级特性，可以使得学习过程相当顺利。     

基于分布式系统的有限元并行计算的研究

有限单元法是现代工程设计和分析的重要数值方法之一,但要对这些大型或超大型复杂结构进行有效的结构分析,需要有高性能的计算资源、有效的算法和先进的软件编制手段。Java多线程技术是构建并行系统的有效手段,文章基于分布式系统用Java多线程技术实现了一个有限元并行应用系统。     

面向对象的随机有限元程序设计

引入面向对象的程序设计方法,利用随机有限元法的通用性及其灵活性,结合C＋＋语言的封装性、继承性和多态性等优点,采用Visual C＋＋ 6．0设计了泰勒展开随机有限元和基于随机场局部平均理论的摄动随机有限元法相关的类及其方法,并编制了随机有限元计算程序。这种程序不仅可以用于随机结构的分析,还可以用于进行确定性问题的有限元计算,而且程序结构清晰、代码重利用率高、更易于维护和扩充。     

Computation of Dendritic Growth with Level Set Model Using a Multi-Mesh Adaptive Finite Element Method

In this paper, we propose an efficient multi-mesh h-adaptive algorithm to solve the level set model of dendritic growth. Since the level set function is used to provide implicitly the location of the phase interface, it is resolved by an h-adaptive mesh with refinement only around the phase interface, while the thermal field is approximated on another h-adaptive mesh. The proposed method not only can enjoy the merits of the level set function to handle complex evolution of the free boundary, but also can achieve the similar accuracy as the front tracking method for the sharp interface model with about the same degrees of freedom. The algorithm is applied to the simulation of the dendritic crystallization in a pure undercooled melt. The accuracy is verified by comparing the computational dendrite tip velocity with solvability theory. Numerical simulations, both in 2D and 3D cases, are presented to demonstrate its capacity and efficiency.     

基于层次化数据结构的并行有限元计算

高效数据结构及并行算法是大规模并行有限元计算的关键。本文面向非结构网格,提出了一种层次化的数据结构,并在该数据结构基础上设计了并行有限元算法。最后,用数值算例验证了数据结构和并行算法的正确性和并行可扩展性。     

基于有限元方法的3-PPSR大长径比柔性并联机器人刚度模型分析

为实现较大工作空间的运动,设计了一种大长径比的3-PPSR结构的微操作柔性并联机器人.该机器人由压电马达驱动,采用大长径比柔性铰链连接,柔性铰链的变形范围在毫米级,适用于要求大变形的场合,同时具有结构简单、无奇异、无间隙、运动精度高等特点.由于系统的刚度直接影响系统的运动精度、承载负荷等性能,针对大长径比柔性铰链特点,运用有限元方法,建立了柔性铰链的数学模型,并采用整体刚度的方法,结合机构协调方程和力平衡方程,得到系统的柔性刚度模型.最后,采用ANSYS比较了所建理论刚度模型结果与有限元模型分析的结果.分析结果表明,理论刚度模型合理,符合机构的运动特征.     

Matlab中有限元脚本程序的编程

介绍在MATLAB中进行有限元计算时脚本编程的方法。脚本编程方法比使用图形界面作图方法求解更加灵活,对复杂的边界条件处理更加容易控制,它扩展了MATLAB在有限元计算方面的应用范围。     

有限元方法计算J积分

本文讨论了有限元方法计算Ｊ积分，并依据能量区域积分方法编制了计算机程序，通 过对ＣＣＴ试块的计算表明程序可靠准确。     

多小波在一维有限元方法中的应用

有限元方法（FEM）是建立在变分原理基础上的一种频域数值计算方法。其基函数的选取相当重要,既影响到计算结果的精度也影响到计算效率。通常情况下,都是利用拉格朗日线性插值函数作为基函数。文中利用了多尺度函数。由于多尺度函数及它的偏导数的差值特性,可以快速逼近某个函数。同时这个新的基函数的一阶偏导数在相邻节点上是连续的。最后得到的数值结果显示：在保证一定计算效率的基础上,使得精度大幅度提高。因此采用多尺度函数作为基函数具有很多优势。     

基于有限元方法的心脏表面建模

利用有限元与生物力学原理构建心脏表面运动的有限元方程,快速建立四面体网格的有限元心脏模型,模拟心脏的动态形变,从心脏的三维表面恢复、应力应变分析和三维运动建模等方面着手,分析计算心脏在收缩期相邻时刻的应力分布及形变情况,有效地模拟了心脏的动态形变。实验结果表明了该方法的有效性和可行性。