基于OpenMP的电磁场FDTD多核并行程序设计

探讨了基于OpenMP的电磁场FDTD多核并行程序设计的方法,以期实现该方法在更复杂的算法中应用具有更理想的性能提升。针对一个一维电磁场FDTD算法问题,对其计算方法与过程做了简单描述。在Fortran语言环境中,采用OpenMP＋~粒度并行的方式实现了并行化,即只对循环部分进行并行计算,并将该并行方法在一个三维瞬态场电偶极子辐射FDTD程序中进行了验证。该并行算法取得了较其他并行FDTD算法更快的加速比和更高的效率。结果表明基于OpenMP的电磁场FDTD并行算法具有非常好的加速比和效率。     

基于OpenMP的短波射线追踪并行计算

在基于分布共享存储结构的高性能计算机上,研究三维短波射线追踪的并行化计算。通过对三维射线追踪串行程序的分析,给出了程序在并行计算时需要考虑的因素,最后采用OpenMP的并行计算技术,对短波射线追踪算法进行了仿真计算。仿真结果表明运行速度得到了大幅度的提高,证明了该算法的有效性。     

基于GPU的并行区域场强计算

区域场强计算是电磁频谱管理领域的重要问题,提高其计算性能以适应快速变化的战场环境具有重要的意义.提出了一种基于图形处理器（Graphic Processing Units,GPU）的并行区域场强计算方法.通过合理地划分计算步骤,并且为各个计算步骤定制相应的并行方案,使得设计的并行算法适合GPU的体系架构,并行度高.实验结果表明,该文提出的并行算法可获得高达100倍的加速比,并且具有良好的可扩展性.     

基于MPI＋OpenMP混合编程模型的水声传播并行算法

声波是目前唯一能够在海水介质中进行远距离传播的有效载体,因此水下声传播成为海洋声学研究的主要内容之一,对现代声纳的设计和使用具有重要意义.宽带声传播、浅海地声反演、匹配场定位、水下环境仿真等技术的发展对水声传播提出了越来越高的要求,如何充分利用声传播模型和现代计算机技术实现声传播的快速计算已成为水声技术的一个重要研究方向.针对曙光TC4000L高性能机群系统计算节点多核处理器的组成特点,采用MPI＋OpenMP并行混合编程模型实现了射线-简正波-抛物方程模型并行算法.测试分析结果表明,设计的并行算法具有较高的并行计算效率.     

基于OpenMP的JPEG2000图像并行编码算法

JPEG2000是新一代图像压缩标准,具有编码效率高、性能好等优点,由于采用小波和比特平面编码技术,其编码复杂度高,编码速度较慢。为了提高JPEG2000的编码速度,提出一种基于OpenMP的JPEG2000图像并行编码算法,通过对离散小波变换和EBCOT算法的并行处理,提高编码速度。结果表明,该算法在保持了JPEG2000良好特性的基础上,大大提高了编码速度,而且图像越大,对编码速度的改善越明显,使JPEG2000更加适用于大数据量的图像的传输。     

基于MPI实现粗糙地面电磁散射并行FDTD计算

提出了在由微机互连构成的机群(COW)并行计算系统上应用信息传递的方式实现粗糙地面散射并行FDTD算法.综合考虑了区域分割和负载平衡因素,并详细分析了子区域在普通网格和吸收边界处与相邻子区域的场值的数据传递,提高了二维粗糙地面FDTD并行计算效率.解决了在计算电大尺寸粗糙地面散射时产生的内存不足和计算耗时长等瓶颈问题.理论分析和数值计算结果验证了该算法的正确性;当计算电大尺寸的粗糙地面散射时,并行效率提升明显,即当参与计算的处理器数量达到6个时,并行效率仍然可以保持在90%以上.     

MPI+OpenMP混合编程在三维电磁辐射计算中的应用

在多核CPU集群环境下,采用MPI+OpenMP混合算法,实现了FDTD算法电磁场点源辐射数值模拟计算,有效解决了传统的FDTD算法在大数据电磁辐射计算中空间和时间上的不足的问题,并运用区域分割、子区域数据通讯、合并嵌套等方法提高程序的并行性,最后对计算结果进行正确性验证.通过在上海大学高性能集群上与MPI算法进行性能对比,结果表明,利用MPI+OpenMP获得了较高的加速比,并有效地节省计算资源,加快计算速度.     

基于混合并行模型的热传导问题研究及测试

MPI+OpenMP的混合并行是在单一的并行方法上提出改进的模型,本文研究的热传导方程问题是流体力学领域较为常见的应用之一,在较为耗时的流体模拟如实验网格数量较大时中对单一及混合并行方法进行比较,分析混合并行方法在实际工程计算中的效率。     

基于OpenMP技术探究并行体与并行数目对运行效率的影响

本文基于OpenMP技术运用C语言和C++语言进行共享内存编程。采用控制变量法的思想,通过求解欧拉计划145题,探究了并行体对运行效率的影响;通过蒙特·卡洛法求解π值,探究了并行数目对运行效率的影响。数值算例与原有串行方法相比较,验证了基于OpenMP技术并行计算编程模式的优越性。     

基于Matlab多核并行集群搭建及性能分析

为了充分利用多核处理器资源,本文在分析matlab并行计算工具箱中各部件关系的基础上,利用windows环境实现了matlab多核并行计算集群的搭建,并通过实例,阐明了基于matlab的并行程序设计方法。经测试,并行化处理能有效利用资源优势,缩短运行时间,对进一步研究各类并行处理有一定的指导意义。     

基于OpenMP的电磁场FDTD并行程序性能分析

OpenMP是共享内存并行程序设计的工业标准,它通过一些编译指导语句能方便地将程序并行化,特别适合于在多线程的计算机上使用。针对一个采用电磁场FDTD算法的二维波导问题,首先对其计算方法和计算过程进行简单描述,其次讨论了几个影响其并行程序执行效率的几个因素。结果表明,采取不同的并行方式,设定不同的调度策略,设置并行区线程数的大小均会影响并行程序的性能。因此,在使用OpenMP编写电磁场并行程序时,需要综合考虑各种因素的影响才能设计出高效的程序。     

基于OpenMP的JPEG2000并行解码算法的实现

为了提高JPEG2000的解码速度,在多核处理器平台上利用OpenMP（Open specifications for Multi Processing）实现了JPEG2000的高速并行解码。即利用OpenMP对JPEG2000解码过程中的T1解码器和离散小波逆变换进行多路并行解码,减少了这两部分的运行时间,从而降低JPEG2000的整体解码时间。实验结果表明,OpenMP是一种简单而有效的并行化编程工具,在保证解码图像质量不变的前提下,相对单线程串行算法,所提出的并行解码算法,解码速度有显著提高。     

基于OpenMP的色散介质FDTD并行程序设计

分析了色散介质时域有限差分的模型,并针对非磁化等离子体给出了的分层线性递归卷积算法。介绍了OpenMP并行设计的基本模型,并将其应用于非磁化等离子体的计算当中。最终通过验证非磁化等离子体的透射电磁波,验证了将OpenMP并行设计应用于色散介质中的准确性,同时依据计算区域大小不同的3个算例验证了该算法具有较高的并行性能。     

基于电磁反演计算的超宽带无源电磁成像技术

电磁成像是由物体产生的电磁波动,在观测处形成的反映空间和物体电磁特性的映像。基于电磁反演计算的超宽带无源电磁成像采用超宽带被动式天线阵面获取空间中的电磁信息,利用信息处理算法完成电磁辐射源特征的提取,基于电磁反演计算方法完成对电磁场空间分布的计算,将电磁场和目标三维态势绘制显示出来,能直观、全面地呈现出空间中的电磁分布。     

爆轰驱动动力学计算程序的并行计算研究

本文针对自行研制的二维爆轰驱动动力学计算程序LSFC2D的结构化网格特点,采用递归对分的区域剖分技术以及全局重分和局部微调相结合的动态负载平衡技术,实现了欧拉网格间的物理量传递,使得程序能够在高性能并行计算机上运行,解决了计算物理模型的计算规模和计算时间问题.在计算集群上进行了并行程序的正确性验证和并行性能测试,结果表明,150万网格量时并行计算效率达到了50%以上.