基于OpenMP多核架构下并行蚁群算法研究

研究了一种基于OpenMP技术的多核架构下并行蚁群算法,通过在TSP问题中的实验表明,该算法易于操作,而且充分利用了多核处理器并行计算的优势,提高了算法的运行效率。     

MPI＋OpenMP混合并行编程的分析

简要综述并行计算的思想,并对分布式内存结构和共享式内存结构两种结构的特点进行比较。叙述如何应用OpenMP和MPI进行混合编程,以及相应的混合编程模型。通过一个实例,针对多核CPU组成的SMP构架的集群,实现OpenMP和MPI混合编程的性能对比和结论分析。     

基于OpenMP的三维并行Delaunay网格生成算法及实现

针对大多数并行Delaunay网格生成算法无法充分利用多核共享内存结构的问题,在原有面向共享内存的二维并行算法基础上,根据三维问题的特点提出基于OpenMP的三维并行Delaunay网格生成算法。算法采用划分求解区域为方格的方法实现候选点集的划分和并行插点。使用OpenMP对算法进行实现,并利用多种实现技术避免线程间的同步等待,提升算法效率。实验结果表明,本文算法及所采用的实现技术可以在三维条件下快速生成大量网格单元,具有较高的并行效率,同时能够保证良好的网格质量。     

基于混合萤火虫算法的RFID网络多目标规划*

针对RFID网络规划问题,综合考虑其整体性能,建立约束多目标优化的网络规划模型;提出混合萤火虫多目标优化算法,在算法中引入新的搜索机制和非支配排序方法,以加强其搜索能力,并更有效逼近Pareto前沿。仿真研究表明,所提算法可以有效提高RFID网络的整体性能,即在保证标签覆盖率的同时,提高网络经济效益,降低阅读器冲突,平衡网络负载,实现对RFID网络的优良规划。     

一种基于MPI与OpenMP的矩阵乘法并行算法

阐述MPI与OpenMP进行并行计算的特点,并在Visual Studio 2010上构建一个基于两者的混合编程平台。程序在该平台上执行时能够同时实现多进程与进程内多线程编程,设计并实现一种基于数据划分的矩阵乘法的并行算法,将数据分解为两部分交给两个计算节点分别完成,并在每个计算节点内将数据进一步划分,交给多个线程同时执行。通过与非并行矩阵乘法、MPI矩阵乘法、OpenMP矩阵乘法运算性能进行比较,验证该算法可以有效地挖掘计算机的处理能力。     

基于OpenMP的快速并行分层算法

为了充分利用现有的多核CPU计算资源,提出一种基于OpenMP框架的快速并行分层算法,并对其性能进行讨论.该算法利用模型自然分组特征建立拓扑关系分组,使得模型拓扑数据结构的建立时间缩短;在此基础上,采用基于OpenMP的多线程计算,将拓扑结构的建立过程和求取层片轮廓的过程并行化计算,可以取得接近CPU核数的加速比,因此分层时间明显降低.对于复杂三维模型的超大STL文件进行分层处理,实例计算表明文中算法是一种高效且易于实现的方法.     

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.     

一种并行中英文混合多模式匹配算法

针对中英文混合文本的匹配准确性及大规模数据文本的匹配效率等问题,基于经典的线索化完全哈希特里树算法,提出一种并行化的中英文混合多模式文本匹配算法。采用拆分文本降低多模式匹配算法的串行度,进而在拆分出的小文本上并行地执行文本匹配。通过并行化预处理过程,设计新的存储结构。实验结果表明,该算法在保证结果正确的前提下,执行效率高于经典的串行匹配算法,当数据规模达到226个字符时,可以获得8倍以上的加速比。     

一种分层自适应快速K-means算法*

现今如何在大数据库中找到有用的数据类型已成为一个研究热点,而对数据库中分类簇的识别是该领域广泛研究的一个问题。提出一种分层自适应快速k-means(Hierarchical Adaptive Fast K-means,HAFKM)算法对图像数据库分类聚簇。HAFKM根据提出的分层策略构建一棵非平衡聚类树,通过自适应的方法CEC(Cluster Evaluation Criterion)确定了除根节点外的每棵子树的分支数目,而在聚类树的每一层聚类中使用一种提出的判别函数(the cost-function)在颜色直方图上根据颜色等级直接聚类,从而可以在整棵树上快速聚类。实验表明,HAFKM通过在非平衡树上逐层聚类,并且通过CEC准确判断聚类数目,可以快速、高效的实现数据库的分类聚簇。     

求解作业车间调度问题的改进混合灰狼优化算法*

灰狼优化算法(GWO)是目前一种比较新颖的群智能优化算法,具有收敛速度快,寻优能力强等优点。本文将灰狼优化算法用于求解复杂的作业车间调度问题,与布谷鸟搜索算法进行比较研究,验证了标准GWO算法求解经典作业车间调度问题的可行性和有效性。在此基础上,针对复杂作业车间调度问题难以求解的特点,对标准GWO算法进行改进,通过进化种群动态、反向学习初始化种群,以及最优个体变异等三个方面的改进操作,测试结果表明改进后的混合灰狼优化算法能够有效跳出局部最优值,找到更好的解,并且结果鲁棒性更强。     

基于OpenMP的压缩感知并行处理算法

针对压缩感知重建算法复杂度高、运行时间长等缺点,提出一种应用于多核处理器的压缩感知并行算法。在认真分析压缩感知算法的基础上,利用OpenMP对压缩感知的编码测量和正交匹配追踪(OMP)算法进行并行处理,提升程序的性能。实验结果表明,随着线程数的增加,程序的执行效率显著提高,加速比呈线性增长; 并且重构过程越复杂,其性能优化越明显。     

基于OpenMP的Winograd并行矩阵乘算法应用研究

为了提高半经典分子动力学模拟中矩阵乘法效率,通过一种稀疏矩阵分解方法化简矩阵乘法,基于OpenMP实现矩阵相乘的Winograd并行算法。该算法将Winograd算法中各部分依次采用OpenMP并行计算,降低了数据通信。在16核服务器上测试表明,该方法能够显著提高半经典分子动力学模拟中矩阵乘法效率,并行加速比能够达到9.47,并具有良好的可扩展性,为大分子体系的模拟提供了可能。     

基于无锁原子操作的多线程并行Delaunay三角化算法

基于OpenMP实现了一种基于空腔交叠互斥准则与无锁原子操作的Delaunay三角化增量插点细粒度并行算法。在串行算法的基础上,对点集引入Hilbert排序,使相邻点在几何上亦相邻。引入互斥机制--仅当各空腔无公共单元及公共相邻边时,才可同时插入,根据Delaunay局部性准则可保证整个网格都具备Delaunay属性。每个单元用一个原子变量标记该单元是否已被占有,在计算Delaunay空腔时,各线程将试图写入该原子变量,但本竞争机制保证有且仅有一个线程能成功获得该单元的所有权,以保证算法的互斥性。经数值实验表明,对于107的点集,该算法在16核下加速比可达7.06倍。     

基于OpenMP的分子动力学并行算法的性能分析与优化

为提高分子动力学模拟在共享内存式服务器上的计算速度,对基于OpenMP的分子动力学并行算法(Critical方法)进行了性能分析与优化。通过在多核服务器上的测试,以及加速比和并行效率的计算分析了Critical方法的并行性能,进而提出优化的三角形方法。所提方法中每个线程所计算的粒子数固定,且粒子数目呈阶梯状上升,使得各线程能够错时到达临界区。从而使程序在临界区的闲置时间比Critical方法减半,加速比明显提高。     

基于OpenMP的包络对齐并行方法研究与实现

采用加矩形窗的积累互相关法和基于Fourier变换频域移位性质的最小熵法进行一维距离像包络对齐。针对包络对齐算法数据量大、复杂度高、运行时间长等缺点,提出一种应用于多核处理器的包络对齐并行算法。该方法利用OpenMP编译指导指令#pragma omp section和#pragma omp for对积累互相关算法和最小熵算法进行多线程并行优化。理论分析和仿真实验表明,该方法大大提升了算法的执行效率。     

基于二维结构化网格的可压缩流体并行算法研究

基于二维/轴对称高精度可压缩多相流计算流体力学方法 MuSiC-CCASSIM的结构化网格部分,设计了区域并行分解方法;针对各处理器边界数据的通信,设计了阻塞式通信与非阻塞式通信并行算法;为了减少通信开销,设计了MPI/OpenMP混合并行优化算法。在天河二号超级计算机上进行了测试,每个核固定网格规模为625*250,最多调用8 192核。测试数据表明,采用MPI/OpenMP混合并行算法、纯MPI非阻塞式通信并行算法和纯MPI阻塞式通信并行算法的程序的平均并行效率分别达到86%、83%和77%,三种算法都具有良好的可扩展性。     

基于OpenMP的高效多子阵合成孔径声呐距离多普勒成像算法

为充分利用多核CPU计算资源解决多子阵合成孔径声纳成像效率低的问题,提出了一种共享内存环境下的距离多普勒成像算法并行解决方案。在分析多子阵合成孔径声纳距离多普勒成像算法并行性的基础上,对算法中预处理、距离向脉冲压缩、固定相位补偿、距离徙动校正和方位向脉冲压缩进行了OpenMP并行化设计,充分利用多核CPU计算资源实现了大数据量合成孔径声纳图像快速重构。对实测数据的成像实验结果表明,并行成像算法加速比高达19.86,满足实时合成孔径声纳系统成像需求。     

基于多核平台并行K-Medoids算法研究

分析K-Medoids算法的内在并行性,设计一个适合多核平台的并行算法,并利用OpenMP进行实验。实验结果表明,并行算法对多核环境有很好的适应性,在双核及四核计算机上均获得了较好的加速比与运行效率。     

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.