水动力学数学模型并行计算技术研究及实现

基于MPI(Message Passing Interface)消息传递实现了黄河二维水动力学数学模型的并行编程。以数据的分布存储作为区域划分的依据,实现了计算量的负载平衡;在全局网格和局部区域之间建立映射关系,并且在临界单元、进出口单元、共用节点等通过规约等进行特殊处理,一方面尽可能的减少通讯量,另一方面也避免消息的阻塞。采用曙光4000A系统的8个CPU进行计算的加速比达0.8,多CPU并行计算极大的提高了计算任务的容量,使得无法在单机上完成的巨量计算成为可能。     

西门子工业控制网络在棒材连轧生产线的应用

本文通过对包钢棒材连轧线的工业控制网络的由分体到整体的介绍,将西门子公司的三级控制网络(Profibus-DP网络、MPI网络、工业以太网)思想做了一个全面的说明.通过与现场实际相结合,使人们对这一概念有了更加清晰的认识.文章最后还结合作者的一些体会作了总结.     

三维合成炮叠前深度偏移

对国际上标准的SEG/EAEG模型进行了三维合成炮叠前偏移研究。与三维单炮叠前深度偏移不同 ,三维合成炮叠前偏移有一个叠前数据的合成过程 ,由于合成后数据量大大减少 ,所以合成炮偏移的计算量要比单炮偏移小得多。阐述了三维合成炮叠前偏移的实现过程 ,给出了相应公式。对SEG/EAEG盐丘模型的一个数据集进行了MPI并行计算 ,取得了良好的成像效果。所作的较多计算表明了三维合成炮叠前偏移的正确性和有效性 ,这为野外实际数据的三维叠前深度偏移提供了另一条有效途径。     

A uniform approach for programming distributed heterogeneous computing systems

Large-scale compute clusters of heterogeneous nodes equipped with multi-core CPUs and GPUs are getting increasingly popular in the scientific community. However, such systems require a combination of different programming paradigms making application development very challenging.In this article we introduce libWater, a library-based extension of the OpenCL programming model that simplifies the development of heterogeneous distributed applications. libWater consists of a simple interface, which is a transparent abstraction of the underlying distributed architecture, offering advanced features such as inter-context and inter-node device synchronization. It provides a runtime system which tracks dependency information enforced by event synchronization to dynamically build a DAG of commands, on which we automatically apply two optimizations: collective communication pattern detection and device-host-device copy removal.We assess libWater’s performance in three compute clusters available from the Vienna Scientific Cluster, the Barcelona Supercomputing Center and the University of Innsbruck, demonstrating improved performance and scaling with different test applications and configurations.     

超磁致伸缩作动器的率相关Hammerstein模型与H∞鲁棒跟踪控制

利用Hammerstein模型对超磁致伸缩作动器（Giant magnetostrictive actuators,GMA）的率相关迟滞非线性进行建模,分别以改进的 Prandtl-Ishlinskii（Modified Prandtl-Ishlinskii）模型和外因输入自回归模型（Autoregressive model with exogenous input,ARX）代表Hammerstein模型中的静态非线性部分和线性动态部分,并给出了模型的辨识方法. 此模型能在1～100Hz频率范围内较好地描述GMA的率相关迟滞非线性. 提出了带有逆补偿器和H∞鲁棒控制器的二自由度跟踪控制策略,实时跟踪控制实验结果证明了所提策略的有效性.     

基于MPI高性能计算的方法研究

并行处理在计算能力方面与单处理器的串行处理相比有着无可比拟的优势。个人计算机和网络成本的下降使得使用分布式系统进行并行处理的现象越来越普遍,而分布式网络系统中多采用MPI作为并行编程标准。为了减少程序运行时间,改善MPI计算的性能,负载均衡方法尤为重要,本文提出一种在MPI并行处理中负载均衡的方法,可以按照节点的计算能力和负载情况,在节点之间分配和迁移任务。实验表明,本文提出的方法可有效提高MPI并行处理的性能。     

基于并行群体模拟退火算法的蛋白质折叠研究

蛋白质折叠研究对于揭示蛋白结构和功能关系,进而了解相关疾病的致病机理意义重大。蛋白质折叠已被证明是 NP-完全问题。本文针对蛋白质折叠研究中的能量最小化问题,提出了一种新的并行群体模拟退火算法（Parallel Group Simulated Annealing,PGSA）及其改进型算法（PGSA_1/K)。该算法使用了降温因子加速收敛精度,并采用 MPI 消息传递并行编程技术加快蛋白质结构空间搜索以及能量最小化寻找速度。以 Met_Enkephalin 蛋白为对象的计算机模拟仿真结果表明,我们提出的算法及其改进型有很好的扩展性,可以高效搜索蛋白结构空间,从而找到相关蛋白的最小能量结构。     

Multi-core CPUs,Clusters, and Grid Computing: A Tutorial

The nature of computing is changing and it poses both challenges and opportunities for economists. Instead of increasing clock speed, future microprocessors will have “multi-cores” with separate execution units. “Threads” or other multi-processing techniques that are rarely used today are required to take full advantage of them. Beyond one machine, it has become easy to harness multiple computers to work in clusters. Besides dedicated clusters, they can be made up of unused lab computers or even your colleagues’ machines. Finally, grids of computers spanning the Internet are now becoming a reality.     

一种适合众核MPI的托管式消息模型

以异构多核为特征的众核处理器已成为处理器技术的主流发展方向,如何在众核上实现高效、可用的MPI将逐渐成为一个研究热点。本文首先介绍了众核MPI的研究现状,然后结合已有的研究成果提出一种适合众核MPI的消息模型,最后对MPI在众核上的发展趋势进行了展望。     

基于RapidIO的高性能通信接口的设计与实现

在高性能计算领域中,集群系统对于高速互连网络的要求越来越高.通过研究将RapidIO用于集群系统的高速互连网络,设计并且实现了基于RapidIO的高性能通信接口,该接口针对MPI高度优化,并且充分利用RapidIO的硬件优势,具有基于优先级的多流、可靠有序的数据包传输等特点,并且使用了空闲缓存池提高性能.实验数据表明,在带宽和延迟上,该专用接口都比原来的接口有优势.