自适应光学数值仿真成像在GPU上的实现

在自适应光学(AO)系统中,成像是不可或缺的一部分。AO仿真系统中的探测器和哈特曼-夏克波前传感器的成像过程一般用二维的离散卷积来计算,而通常它的数值算法用快速傅立叶变换(FFT)实现。但是随着矩阵维数的增加,卷积的运算量会急剧增大,成为制约整个AO仿真效率的一个瓶颈。利用图形处理器(GPU)的强大计算能力,可以使成像系统运行速度大幅提高。在NVIDIA Tesla C2050 GPU上,针对不同分辨率的图像,获得了相对于串行程序5-24倍的加速比。     

一种动态场景下基于时空信息的视频对象提取算法

在实际应用中,许多视频序列具有运动背景,使得从其中提取视频对象变得复杂,为此提出了一种基于运动估计和图形金字塔的动态场景下的视频对象提取算法。该算法首先引入了相位相关法求取运动向量,因避免了视频序列中光照变化的影响,故可提高效率和稳健性;接着再根据参数模型进行全局运动估计来得到最终运动模板;然后利用图形金字塔算法对当前模板内图像区域进行空间分割,最终提取出语义视频对象。与现有算法相比,对于从具有动态场景的视频流中提取运动对象的情况,由于使用该算法能有效地避开精准背景补偿,因而不仅节省了计算量,而且提取出来的语义对象精度较高。实验表明,无论是对动态场景中刚性还是非刚性运动物体的分割,该算法都具有较好的效果。     

乳状液膜法处理苯基胍废水的试验研究

研究了苯基胍废水的乳状液膜处理方法,选择了最佳的液膜体系,考察了各种因素对COD_Cr去除率的影响。结果表明:以w（表面活性剂L-113A）为3%、φ（添加剂）为6%、φ（盐酸）为10%、油内比R_oi为2:1的液膜体系,当乳水比R_cw=1:8、外水相pH值为8～9、传质15min,可使苯胺和苯基胍含量分别为2504mg/L和5985mg/L的苯基胍废水,去除率达99%以上,同时COD_Cr去除率达74.5%。     

喷油工艺螺杆压缩机的特点及应用分析

介绍了喷油螺杆压缩机的结构特点,着重介绍了喷油螺杆压缩机在工艺流程领域的应用情况,指出喷油螺杆压缩机的应用领域正在不断拓展,逐步取代了部分往复式压缩机.     

循环水出水废热利用

文中针对某火电厂化学水系统扩容改造所采用的超滤反渗透预脱盐装置对原水温度的要求,根据循环水经凝汽器的换热后出水提高10℃左右的特点,将化学水原水取水口从循环水进水口改至循环水出水口,利用机组凝汽器出水作为化学水制水的原水,以此减少用于原水加热的蒸汽,达到节能的目的。     

脱硫石膏制备γ-CaSO4晶须及Ⅱ-CaSO4晶须

为了制备稳定的无水不溶硫酸钙(Ⅱ-CaSO4)晶须,提出改进的水热–焙烧工艺.以脱硫石膏为原料,在HCl-MgCl2溶液中通过加压水热反应合成无水可溶硫酸钙(γ-CaSO4)晶须,焙烧得到Ⅱ-CaSO4晶须.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等进行表征.实验结果表明,γ-CaSO4晶须的最佳生长条件为:MgC...     

面向异构计算机平台的HPL方案

HPL（high performance Linpack）是一套被广泛用于测评计算机性能的测试程序,几十年来学术界及产业界十分关注对HPL测试程序的定制化优化工作,以充分反应同时代新兴计算机平台的性能.面向当今主流多设备异构计算平台,尝试为HPL的优化工作提供一种解决方案：Hetero-HPL.在Hetero-HPL中,进程与协处理器的对应关系可被改变,因此HPL算法在单节点独立运行情况下可以完全避免进程间数据传输开销.算法各个重要步骤有能力完全利用物理节点的所有资源,如内存容量、CPU核心、协处理器、PCI-e总线等.Hetero-HPL并不引入冗余计算量及通信量,并在任意设备数量下妥善应对锁页内存分配限制,确保多设备负载均衡和设备内高效的大规模同质运算.在实验平台上,Hetero-HPL效率可以达到平台峰值性能的76.5%（其中,dgemm函数效率为84%）.进一步的实验结果表明,Hetero-HPL在多节点联机运行情况下也是一种可行的方案.     

露天矿用工业互联网平台架构与应用服务研究

为提升露天矿用场景的智能化水平,需要建设具有行业特色的工业互联网平台,实现多种应用服务的统筹布局、数据贯通、协同管理。在对国内工业互联网平台现状分析的基础上,提出由中心平台和边缘平台构成的露天矿用工业互联网平台,重点介绍了平台的架构、服务模式,详细阐述了矿区三维地图、矿区人员定位与通信、矿用能源管理、安全生产与紧急事件上报、矿用物资采购、煤炭流通交易、三维仿真培训等多种应用服务。     

面向GPU平台的并行结构化稀疏三角方程组求解器

稀疏三角线性方程组求解(SpTRSV)是预条件子部分的重要操作, 其中结构化SpTRSV问题, 在以迭代方法求解偏微分方程组的科学计算程序中, 是一种较为常见的问题类型, 而且通常是科学计算程序的需要解决的一个性能瓶颈. 针对GPU平台, 目前以CUSPARSE为代表的商用GPU数学库, 采用分层调度(level-scheduling)方法并行化SpTRSV操作. 该方法不仅预处理耗时较长, 而且在处理结构化SpTRSV问题时会出现较为严重GPU线程闲置问题. 针对结构化SpTRSV问题, 提出一种面向结构化SpTRSV问题的并行算法. 该算法利用结构化SpTRSV问题的特殊非零元分布规律进行任务划分, 避免对输入问题的非零元结构进行预处理分析. 并对现有分层调度方法的逐元素处理策略进行改进, 在有效缓解GPU线程闲置问题的基础上, 还隐藏了部分矩阵非零元素的访存延迟. 还根据算法的任务划分特点, 采用状态变量压缩技术, 显著提高算法状态变量操作的缓存命中率. 在此基础上, 还结合谓词执行等GPU硬件特性, 对算法实现进行全面的优化. 所提算法在NVIDIA V100 GPU上的实测性能, 相比CUSPARSE平均有2.71倍的加速效果, 有效访存带宽最高可达225.2 GB/s. 改进后的逐元素处理策略, 配合针对GPU硬件的一系列调优手段, 优化效果显著, 将算法的有效访存带宽提高了约1.15倍.     

申威1621处理器上矩阵乘法优化研究

稠密矩阵乘法(GEMM)是很多科学与工程计算应用中大量使用的函数,也是很多代数函数库中的基础函数,其性能高低对整个应用往往有决定性的影响.另外,因其计算密集的特点,矩阵乘法效率往往也是体现硬件平台性能的重要指标.针对国产申威1621处理器,对稠密矩阵乘法进行了系统性地优化.基于对各部分开销的分析,以及对体系结构特点与指令集的充分利用,对DGEMM函数从循环与分块方案,打包方式,核心计算函数实现,数据预取等方面进行了深入优化.此外,开发了代码生成器,为不同的输入参数生成不同版本的汇编代码和C语言代码,配合自动调优脚本,选取最佳参数.经过优化和调优,单线程DGEMM性能达到了单核浮点峰值性能的85%,16线程DGEMM性能达到16核浮点峰值性能的80%.对DGEMM函数的优化不仅提高了申威1621平台BLAS函数库性能,也为国产申威系列多核处理器上稠密数据计算优化提供了重要参考.