并行分组交换结构的分析与设计

论文在应用负载平衡条件对并行分组交换(PPS-parallelpacketswitch)结构稳定性进行定义的基础上,分析PPS结构业务分配算法的约束条件以及PPS分层和内部加速比的选取范围,根据分析结果给出一种PPS结构的设计步骤,为PPS结构的实现提供了理论基础。     

自适应SW-ADI方法解反应扩散方程的并行实现

根据解反应扩散方程的自适应样条小波-交替方向(SW-ADI)方法,使用MPI、OpenMP两种并行编程模式,对串行程序进行了直接并行化,并在上海大学的高性能计算机自强2000上分别用MPI和OpenMP实现了对方程的求解。对运算结果进行了分析并给出了与串行程序相比较的并行加速比。     

基于GEP的分形图像压缩并行算法

传统图像压缩算法存在图像压缩率不高、寻找最优分形图像压缩编码速度慢的不足。为此,提出一种基于基因表达式编程(GEP)的分形图像压缩并行算法。分析二值图像压缩变换的求解过程,给出分形图像基因和染色体的编码表示,设计适应度函数,研究GEP遗传进化操作的编码步骤。在PC机群上的实验结果表明,与串行算法相比,该算法的图像压缩率较高、运行速度较快,具有线性加速比。     

Locality Aware Optimal Task Scheduling Algorithm for TriBA——A Novel Scalable Architecture

An optimal algorithmic approach to task scheduling for, triplet based architecture（TriBA）, is proposed in this paper. TriBA is considered to be a high performance, distributed parallel computing architecture. TriBA consists of a 2D grid of small, programmable processing units, each physically connected to its three neighbors. In parallel or distributed environment an efficient assignment of tasks to the processing elements is imperative to achieve fast job turnaround time. Moreover, the sojourn time experienced by each individual job should be minimized. The arriving jobs are comprised of parallel applications, each consisting of multiple-independent tasks that must be instantaneously assigned to processor queues, as they arrive. The processors independently and concurrently service these tasks. The key scheduling issues is, when some queue backlogs are small, an incoming job should first spread its tasks to those lightly loaded queues in order to take advantage of the parallel processing gain. Our algorithmic approach achieves optimality in task scheduling by assigning consecutive tasks to a triplet of processors exploiting locality in tasks. The experimental results show that tasks allocation to triplets of processing elements is efficient and optimal. Comparison to well accepted interconnection strategy, 2D mesh, is shown to prove the effectiveness of our algorithmic approach for TriBA. Finally we conclude that TriBA can be an efficient interconnection strategy for computations intensive applications, if tasks assignment is carried out optimally using algorithmic approach.     

车桥耦合振动的研究

通过对铁路提速现状中出现的部分桥梁的承载力及结构振动的特性不能满足提速要求的问题,提出进行车桥耦合振动研究的必要性、研究方法及其研究意义,以使既有桥梁技术改造决策更加科学,铁路提速更加安全可靠。     

实对称三对角矩阵特征值的一种并行算法及实现

给出了基于二分法求实对称三对角矩阵特征值的一种并行算法及实现方案．它适合于ＭＥＳＨ结构的分布式并行计算机的计算．虚拟环境（ＰａｒａｌｅｌＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅ,简称ＰＶＭ）及大规模并行处理机（ＭａｓｉｖｅｌｙＰａｒａｌｅｌＰｒｏｃｅｓｉｎｇ,简称ＭＰＰ）下实验结果表明,该算法具有较好的并行性及较高的加速比．     

基于可视化库和信息传递接口云图显示的并行化处理

基于可视化库(VTK)可视化技术的特点,讨论可视化流水线机制和并行程序的基本结构.针对计算流体力学可视化后处理实现的问题,介绍和使用VTK颜色映射算法,并编写对计算流体力学结果数据彩色云图显示的程序.然后为了解决时间开销大的问题,提出了并行显示算法.该算法充分利用VTK任务间的并行性,减少程序运行时间,提高运行效率.最后在多核环境下,对大小不同的文件彩色云图显示的加速比进行了对比分析.实验结果显示了随压力变化的彩色云图,表明基于VTK可视化技术能满足可视化后处理方面的要求,与信息传递接口(MPI)结合能取得很好的并行效果.     

GPU集群下第一原理非局部映射势能计算

平面波赝势密度泛函（PWP-DFT）计算是材料计算中应用最广泛的方法,其中映射计算是PWP-DFT方法求解自洽迭代中重要的一部分。针对映射势能计算成为软件加速的瓶颈,提出了针对该部分的图形处理器(GPU)加速算法,其中考虑GPU的特点:1）使用了新的并行机制求解非局部映射势能;2）重新设计了数据分布结构;3）减少内存的使用;4）提出了一种解决算法中数据相关问题的方法。最终获得了18~57倍加速,使每步分子动力学模拟最终降为12s。详细分析了该模块在GPU平台上的测试时间,同时对该算法在GPU集群上的计算瓶颈进行了讨论。     

无约束最优化问题的BFGS松弛异步并行算法

为解决大规模非线性最优化问题的串行求解速度慢的问题,提出应用松弛异步并行算法求解无约束最优化问题。根据无约束最优化问题的BFGS串行算法,在PC机群环境下将其并行化。利用CHOLESKY方法分解系数为对称正定矩阵的线性方程组,运用无序松弛异步并行方法求解解向量和Wolfe-Powell非线性搜索步长,并行求解BFGS修正公式,构建BFGS松弛异步并行算法,并对算法的时间复杂性、加速比进行分析。在PC机群的实验结果表明,该算法提高了无约束最优化问题的求解速度且负载均衡,算法具有线性加速比。     

弹性地基上各向异性平行四边形板

推导出弹性地基上各向异性平行四边形板的控制微分方程和内力方程。并利用对称性将其分解成中心对称和中心反对称两个问题,进而对每个问题给出了两个齐次解和一个特解,通过叠加而得到用重傅立叶级数表示的全解,该解克服了过去人们用重傅立叶级数仅在一个方向用一种级数(正弦或是余弦函数)表示导致的弊端。另外还给出了加快傅立叶级数收敛速度的计算公式。